1. 模板DNA的變性

2. 模板DNA與引物的退火(復性)

3. 引物的延伸

重復循環變性-退火-延伸三過程，就可獲得多的“半保留復制鏈”，而且這種新鏈又可成為下次循環的模板。每完成一輪循環需2~4分鐘，如此反復進行，每一輪循環所產生的DNA均能成為下一輪循環的模板，每一輪循環都使兩條人工合成的引物間的DNA特異區拷貝數擴增1倍，PCR產物以2的指數形式迅速擴增，經過25~30輪循環后(2~3小時)，理論上可使基因擴增109倍以上，實際上一般可達106~107倍。