Una reazione a catena della polimerasi, o PCR, consiste in tre fasi: denaturazione del DNA, ricottura ed estensione del primer. Questi passaggi vengono ripetuti tra 20 e 35 volte per sintetizzare la corretta quantità del DNA di interesse . Ognuna di queste fasi richiede un intervallo di temperatura diverso, che consente alle macchine PCR di controllare i passaggi. La PCR viene tipicamente eseguita in provette di reazione PCR di piccole dimensioni contenenti tutti gli ingredienti necessari per la sintesi del DNA.
Il primo passo nella PCR, la denaturazione del DNA, richiede una temperatura elevata, in genere intorno ai 95 gradi Celsius. La denaturazione induce il DNA a decomprimere e separare in singoli filamenti, esponendo le basi del DNA al resto della miscela PCR.
La seconda fase, la ricottura dell'innesco, deve avvenire a una temperatura inferiore rispetto alla fase di denaturazione. La macchina PCR raffredda la soluzione a una temperatura compresa tra 45 e 72 gradi Celsius. La temperatura specifica per la ricottura dipende dai primer. I primer sono brevi frammenti di DNA sintetizzato in precedenza che si verificano all'inizio e alla fine del DNA di interesse. Durante la ricottura del primer, i primer si legano alle parti appropriate del filamento di DNA.
Il terzo passo, estensione, si verifica a 72 gradi Celsius. Questo passaggio comporta l'estensione di nuovi filoni di DNA, a partire dai primer.
Dopo l'estensione, la reazione viene riscaldata a 95 gradi Celsius per iniziare un altro ciclo di PCR. Il numero di filamenti di DNA dopo ogni ciclo di passaggi PCR raddoppia, quindi la quantità di DNA prodotta è esponenziale. In questo modo, da 20 a 35 cicli di PCR creano milioni di filamenti del DNA di interesse.
