جهت مطالعه مولکول DNA نیاز به مقادیر کافی از این مولکول است. تکثیر (Amplification) مولکول DNA می تواند مقادیر کافی از DNA را فراهم کند. در گذشته جهت تکثیر DNA از روش کلونینگ (DNA cloning) استفاده می کردند. واکنش زنجیره ای پلیمرازی یا پی سی آر (PCR) یک روش تکثیر DNA در لوله آزمایش (In vitro) است. در این روش تمامی مواد لازم جهت تکثیر DNA هدف شامل آنزیم پلیمراز مقاوم به حرارت (مثل Taq polymerase)، بافر آنزیم (حاوی یون هایی مثل منیزیم)، مخلوط dNTPs و پرایمرها بهمراه DNA ژنومی استخراج شده (و یا cDNA)درون یک میکروتیوب اضافه می شوند و میکروتیوب درون یک دستگاه PCR یا ترموسایکلر قرار داده می شود. به منظور باز شدن دو رشته DNA هدف (الگو) از یکدیگر ابتدا دما به 95 درجه سانتیگراد می رسد. سپس جهت اتصال پرایمرها DNA الگو دما پایین می آید (بسته به توالی پرایمر این دما بین 45 تا 65 درجه سانتیگراد می باشد). سپس دما به 72 درجه سانتیگراد می رسد تا آنزیم پلیمراز بعد از اتصال به پرایمر فعالیت بهینه داشته باشد و انواع dNTPs را بر اساس رشته مقابل به یکدیگر می چسباند (پلیمریزاسیون) در نتیجه از هر مولکول DNA الگو، یک مولکول DNA دیگر حاصل می شود. به این سه مرحله دمایی یک سیکل گفته می شود. جهت تکثیر مقادیر بسیار زیاد از مولکول DNA هدف سیکل های PCR تا 30 الی 40 بار تکرار می شوند. محصول PCR را می توان بعد از ژل الکتروفورز و رنگ آمیزی با یک رنگ فلوروسنت (مثل اتیدیوم بروماید یا انواع سیف استین ها) با استفاده از دستگاه ژل داک مشاهده و بررسی نمود. با توجه اینکه محصول نهایی بعد از انجام پی سی آر رنگ آمیزی و مشاهده می شود (Visualization) به این نوع پی سی آر، Endpoint PCR گفته می شود. در مقابل، ریل تایم پی سی آر (Real-time PCR) قرار دارد که محصول PCR بعد از شروع PCR در انتهای هر سیکل توسط دستگاه ریل تایم پی سی آر خوانش می شود. نکته قابل توجه اینکه برای انجام ریل تایم پی سی آر رنگ فلوروسنت (یا پروب متصل به رنگ فلوروسنت) قبل از قرار دادن در دستگاه به مخلوط واکنش اضافه می شوند.
یکی از کاربردهای تکنیک پی سی آر تشخیص مولکولی بیماری های مختلف از جمله بیماری های عفونی است. پی سی آر به طور گسترده در تشخیص ویروس ها، باکتری ها، انگل ها و قارچ ها استفاده می شود. روش های تشخیصی بر اساس سرولوژی و یا کشت دارای محدودیت هایی هستند که PCR این محدودیت ها را ندارد. بعنوان مثال حساسیت روش های مذکور نسبت به پی سی آر پایین تر است و این روش ها معمولا زمانبر هستند.