In 1983 reed Kary Mullis over een snelweg in Californië toen hij het idee kreeg om DNA exponentieel te kopiëren. Dit idee werd de polymerasekettingreactie, ofwel PCR. Hij ontving er in 1993 de Nobelprijs voor. PCR is tegenwoordig een van de meest gebruikte technieken in de biologie. Het kan een enkele kopie van DNA in een paar uur tijd vermenigvuldigen tot miljarden kopieën.

De reactie doorloopt drie temperatuurcycli. Denaturatie verhit het DNA tot ongeveer 95 graden Celsius, waardoor de dubbele helix zich splitst in enkelstrengs DNA. Annealing koelt het af tot ongeveer 50 tot 65 graden, waardoor primers zich aan de doelsequentie kunnen binden. Extensie verhoogt de temperatuur tot ongeveer 72 graden, waar een hittebestendig DNA-polymerase, meestal Taq, de primers verlengt en nieuwe strengen synthetiseert. Elke cyclus verdubbelt de hoeveelheid DNA. Dertig cycli leveren een miljardvoudige amplificatie op.

PCR wordt voor veel doeleinden gebruikt. Het diagnosticeert infecties door het detecteren van pathogeen-DNA. Het vermenigvuldigt DNA voor sequentiebepaling en klonering. Het detecteert mutaties en genetische aandoeningen. Het wordt in de forensische wetenschap gebruikt om DNA van plaats delicten te analyseren. Het wordt in onderzoek gebruikt om genexpressie te bestuderen en RNA te kwantificeren, in een variant die RT-PCR wordt genoemd. Tijdens de COVID-19-pandemie werd PCR-testen een begrip dat iedereen kende.

De techniek is eenvoudig, snel en gevoelig. Het vereist een zorgvuldige selectie van primers, controle op contaminatie en optimalisatie van de omstandigheden. Als het lukt, wordt een klein monster omgezet in voldoende DNA voor analyse. Als het mislukt, kan de verkeerde sequentie of helemaal niets worden geamplificeerd.