1. Oddzielenie nici DNA – na początek PCR, podwójna helisa musi zostać rozpleciona a dwie nici odłączone od siebie. Dzieje się to pod wpływem wysokiej temperatury (około 95°C).
2. Dołączenie starterów – w kolejnym startery przyłączają się do nici DNA. Startery są niezbędne do tego, aby polimeraza Taq mogła rozpocząć replikację.
3. Synteza DNA – polimeraza Taq rozpoznaje przyłączone startery i rozpoczyna proces replikacji nowych nici DNA. Reakcja odbywa się w temperaturze około 72°C.
PCR to reakcja, która pozwala na otrzymanie milionów kopii DNA w krótkim czasie, w wyniku wielokrotnego ogrzewania mieszaniny i jej oziębiania. W procesie tym wykorzystuje się polimerazę Taq, która jest polimerazą ciepłostabilną i może pracować w wysokich temperaturach. Dzięki temu proces jest bardzo wydajny.