聚合酶链式反应，简称PCR，是一种不利用细胞就能扩增或复制任何DNA片段的实验技术。人们向试管中放入一种特殊的DNA聚合酶、核苷酸和一小片人工合成的单链DNA，作为DNA合成的引子，以此来培育DNA。使用自动化技术，聚合酶链式反应能在数小时内复制出数十亿特定的DNA片段。每轮聚合酶链式反应消耗的时间只有5分钟左右。5分钟后，就算DNA片段中的碱基对数量上百，也能复制完毕。聚合酶链式反应器会不断重复这一过程。通过重组质粒，让质粒在细菌内进行复制的方法来克隆DNA片段，往往要花上好几天的时间；比较之下，聚合酶链式反应要快得多。

聚合酶链式反应是生物化学家凯利·穆利斯（Kary Mullis,1944—）在1983年研发出来的，当时他供职加利福尼亚州的一家生物技术公司——鑫堡公司。1993年，穆利斯因研发出聚合酶链式反应而荣获诺贝尔化学奖。