Lo scopo della PCR è quello di amplificare piccole quantità di una sequenza di DNA di interesse in modo che possa essere analizzata separatamente. La PCR può essere usata per fare una grande quantità di un pezzo specifico di DNA o per testare un campione di DNA per quella sequenza.
La PCR viene utilizzata per la ricerca quando è necessario produrre una grande quantità di un singolo gene, ad esempio per ingegneria genetica o clonazione. La PCR viene anche utilizzata per verificare se un particolare prodotto genico è presente o meno in un campione. In ambito forense, la tecnologia PCR viene utilizzata per eseguire il rilevamento delle impronte digitali del DNA per analizzare le prove del DNA relative alla scena del crimine. La PCR può anche essere utilizzata in ambito medico per eseguire la tipizzazione tissutale per trapianti di organi.