Mục đích của PCR là khuếch đại một lượng nhỏ trình tự DNA quan tâm để nó có thể được phân tích riêng biệt. PCR có thể được sử dụng để tạo ra một lượng lớn một đoạn DNA cụ thể hoặc để kiểm tra một mẫu DNA cho trình tự đó.
PCR được sử dụng cho nghiên cứu khi cần tạo ra một lượng lớn gen đơn lẻ, chẳng hạn như kỹ thuật di truyền hoặc nhân bản. PCR cũng được sử dụng để kiểm tra xem có hay không một sản phẩm gen cụ thể trong mẫu. Trong pháp y, công nghệ PCR được sử dụng để thực hiện lấy dấu vân tay DNA để phân tích bằng chứng DNA hiện trường vụ án. PCR cũng có thể được sử dụng trong các cơ sở y tế để thực hiện đánh máy mô để cấy ghép nội tạng.