ПЛР є базовим методом при роботі з нуклеїновими кислотами, що дозволяє багаторазово збільшити кількість копій цільової ділянки ДНК та визначити вихідну концентрацію потрібної послідовності при проведенні аналізу в режимі реального часу.

Крім того, широке застосування даний метод отримав у молекулярній діагностиці для визначення збудників інфекційних захворювань та схильностей до спадкових захворювань. Охолодження та нагрівання проб з необхідною періодичністю та тривалістю, необхідне для проведення ПЛР, забезпечується спеціальними приладами – ампліфікаторами (термоциклерами).