PCR在试管中复制DNA目前，已经可以在试管中人工复制DNA。这个体外的生化反应称为多聚酶链式反应（polymerase chain reaction，简称PCR）。这个反应大致是这样进行的：将DNA模板、多聚酶、作为合成原料的4种脱氧核苷酸和引物一起加入到一种特制的薄壁塑料管中。之所以要用薄壁管，是为了便于传热。先将试管置于90℃的高温中约20秒，使DNA模板拆开成两条链（这叫“变性”）。然后将试管转置于55℃的环境中约20秒，使一对引物分别结合到两条分开的模板上去。再在72℃的温度下放置约30秒，使单核苷酸从引物的一端一个接一个地连接上去，从而复制两条新链。于是，一个DNA双螺旋分子便复制成了两个。再重复一个上述的温度循环，两个便复制成四个，……。如此循环下去，便可以得到大量的DNA分子。例如20次循环就可使DNA扩增至100万倍。这一切，都可以在带电脑控制的PCR仪内进行，非常方便。
说来有趣，PCR技术是缪里斯（K·Mullis）在1983年4月一个周末之夜与其女友（一位化学家）驾车行驶在通往北加州红杉林县的山间公路上时想出来的。星期一，缪里斯一回到他所供职的西特斯公司（Cetus），就以DNA多聚酶为关键词在电脑上进行一次文献检索，未发现有关于DNA体外扩增的文章。以后的几个月里，缪里斯反复进行实验，结果表明PCR技术是可行的。1984年春，缪里斯贴出一张海报，叙述了PCR技术，但未能引进起广泛注意。唯一感兴趣的人是细菌遗传学家、诺贝尔奖获得者、当时洛克菲勒大学的校长里德伯格（J·Lederberg）。
最初的PCR技术有一个缺点，就是DNA多聚酶不耐热，在90℃以上的高温即失活。因此，反应过程中要不断添加新的DNA多聚酶。这不利于实现反应的自动化。1969年，有人从美国黄石国家公园温泉中的水生栖热菌体内分离纯化出了耐热的DNA多聚酶，后来的商品名叫Taq酶。1988年，西特斯公司的研究者们开始在PCR中使用Taq酶。这是PCR技术的重大改进，在此基础上实现了反应的自动化，从而PCR技术得到了极为广泛的应用。缪里斯因发明PCR技术面荣获1993年的诺贝尔化学奖。
