Danach lagert sich die zugegebene künstliche Start-DNA, auch Primer genannt, an die Einzelstränge an.
Genau festgelegte DNA-Abschnitte einer Probe können mit Hilfe der PCR kopiert werden. Zunächst wird dazu die doppelsträngige DNA in Einzelstränge getrennt. Danach lagert sich die zugegebene künstliche Start-DNA, auch Primer genannt, an die Einzelstränge an. Im dritten Schritt vervollständigt die DNA-Polymerase, diese Einzelstränge mit Hilfe von ebenfalls hinzugefügten einzelnen DNA-Bausteinen zu identischen Doppelsträngen. Wird dieser Vorgang wiederholt, kann die Ausgangs-DNA in wenigen Umläufen exponentiell vermehrt werden. Auf diese Weise kann sogar eine sehr kleine DNA-Menge, wie sie in wenigen Pollenkörnern oder nur in einer Zelle enthalten ist, so weit vervielfältigt werden, dass eine genauere Untersuchung möglich ist.