Pada tahun 1983, Kary Mullis sedang mengemudi di jalan raya California ketika ia menemukan cara untuk menggandakan DNA secara eksponensial. Ide tersebut kemudian dikenal sebagai reaksi berantai polimerase, atau PCR. Penemuan ini mengantarkannya meraih Hadiah Nobel pada tahun 1993. PCR kini menjadi salah satu teknik yang paling banyak digunakan dalam biologi. Teknik ini dapat memperbanyak satu salinan DNA menjadi miliaran salinan dalam beberapa jam.

Reaksi tersebut berlangsung melalui tiga siklus suhu. Denaturasi memanaskan DNA hingga sekitar 95 derajat Celcius, memisahkan heliks ganda menjadi untai tunggal. Annealing mendinginkannya hingga sekitar 50 hingga 65 derajat, memungkinkan primer untuk berikatan dengan sekuens target. Ekstensi menaikkan suhunya hingga sekitar 72 derajat, di mana polimerase DNA yang tahan panas, biasanya Taq, memperpanjang primer dan mensintesis untai baru. Setiap siklus menggandakan jumlah DNA. Tiga puluh siklus menghasilkan amplifikasi satu miliar kali lipat.

PCR digunakan untuk berbagai tujuan. Ia mendiagnosis infeksi dengan mendeteksi DNA patogen. Ia memperbanyak DNA untuk pengurutan dan kloning. Ia mendeteksi mutasi dan kelainan genetik. Ia digunakan dalam forensik untuk menganalisis DNA dari tempat kejadian perkara. Ia digunakan dalam penelitian untuk mempelajari ekspresi gen dan mengukur RNA, dalam varian yang disebut RT-PCR. Selama pandemi COVID-19, pengujian PCR menjadi istilah yang umum dikenal.

Teknik ini sederhana, cepat, dan sensitif. Teknik ini membutuhkan desain primer yang cermat, pengendalian kontaminasi, dan optimasi kondisi. Jika berhasil, teknik ini dapat mengubah sampel kecil menjadi DNA yang cukup untuk dianalisis. Jika gagal, teknik ini dapat mengamplifikasi sekuens yang salah atau bahkan tidak mengamplifikasi sama sekali.