1. ขั้นตอน Denaturation เป็นขั้นตอนการทำให้ดีเอ็นเอสายคู่แยกเป็นสายเดี่ยว โดยอาศัยความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 90-95 องศาเซลเซียส
2. ขั้นตอน Primer annealing เป็นขั้นตอนที่มีการลดอุณหภูมิลงมาที่ประมาณ 45-60 องศาเซลเซียสเพื่อให้ Primer สามารถเกาะติดกับดีเอ็นเอต้นแบบสายเดี่ยวตรงบริเวณที่มีลำดับเบสคู่สมกับ Primer
3. ขั้นตอน Primer extension เป็นขั้นตอนการขยายสายดีเอ็นเอจากทิศทาง 5' ไป 3' โดยอาศัยเอนไซม์ Thermostable DNA polymerase เช่น Taq polymerase ซึ่งปกติใช้อุณห฿ูมิอยู่ในช่วง 70-75 องศาเซลเซียส
Gel electrophoresis โดยนำผลผลิต PCR ที่สร้างได้มาแยกตามาขนาดดีเอ็นเอ โดยใช้กระแสไฟฟ้าแยกดีเอ็นเอบน Agarose gel หรือ Polyacrylamide gel เปรียบเทียบกับดีเอ็นเอมาตรฐานที่ทราบขนาดที่แน่นอน จากนั้นย้อมชิ้นดีเอ็นเอด้วย Ethidium bromide แล้วนำไปส่องดูด้วยแสงอุลตราไวโอเลต ผลผลิต PCR ที่ดีควรใช้ชิ้นดีเอ็นเอที่ชัดเจน และตรงตามขนาดความต้องการ แต่ถ้ามีขนาดเล็กและแถบดีเอ็นเอไม่ชัดเจน อาจเป็นดีเอ็นที่เป็น Primer-dimer