W 1983 roku Kary Mullis, jadąc autostradą w Kalifornii, wpadł na pomysł wykładniczego kopiowania DNA. Pomysł ten zrodził się w reakcji łańcuchowej polimerazy, czyli PCR. Za tę metodę otrzymał Nagrodę Nobla w 1993 roku. PCR jest obecnie jedną z najpowszechniej stosowanych technik w biologii. Pozwala ona na amplifikację pojedynczej kopii DNA do miliardów kopii w ciągu kilku godzin.

Reakcja przebiega w trzech cyklach temperaturowych. Denaturacja podgrzewa DNA do około 95 stopni Celsjusza, rozdzielając podwójną helisę na pojedyncze nici. Hybrydyzacja schładza DNA do około 50-65 stopni, umożliwiając starterom związanie się z sekwencją docelową. Wydłużanie podnosi temperaturę do około 72 stopni, gdzie termostabilna polimeraza DNA, zazwyczaj Taq, wydłuża startery i syntetyzuje nowe nici. Każdy cykl podwaja ilość DNA. Trzydzieści cykli prowadzi do miliardokrotnej amplifikacji.

PCR jest wykorzystywany do wielu celów. Diagnozuje infekcje poprzez wykrywanie DNA patogenu. Amplifikuje DNA do sekwencjonowania i klonowania. Wykrywa mutacje i zaburzenia genetyczne. Jest wykorzystywany w kryminalistyce do analizy DNA z miejsc zbrodni. Jest również wykorzystywany w badaniach naukowych do badania ekspresji genów i ilościowego oznaczania RNA, w wariancie zwanym RT-PCR. Podczas pandemii COVID-19, test PCR stał się powszechnie znany.

Technika jest prosta, szybka i czuła. Wymaga starannego zaprojektowania starterów, kontroli zanieczyszczeń i optymalizacji warunków. Jeśli zadziała, przekształca niewielką próbkę w wystarczającą ilość DNA do analizy. Jeśli zawiedzie, może amplifikować niewłaściwą sekwencję lub w ogóle nic.