DNA 的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。双链 DNA 在多种酶的作用下可以变性解旋成单链，在 DNA 聚合酶的参与下，根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子拷贝。在实验中发现，DNA 在高温时也可以发生变性解链，当温度降低后又可以复性成为双链。因此，通过温度变化控制 DNA 的变性和复性，加入设计引物，DNA 聚合酶，dNTP 就可以完成特定基因的体外复制，这是 PCR 的理论基础。PCR 反应是在体外模拟 DNA 的复制过程，因此反应体系中必须具有 DNA 复制所需的基本要素：
1、模板（template），含有需要扩增的 DNA 片段。
2、引物（primer），一对引物决定了需要扩增的起始和终止位置。
3、聚合酶（polymerase ），DNA 聚合酶复制需要扩增的区域。
4、脱氧核苷三磷酸（dNTP），用于构造新的互补链。
5、缓冲液（buffer），提供适合聚合酶行使功能的化学环境。