Metodę PCR stosuje się tam, gdzie badacze mają do czynienia z niewielkimi fragmentami DNA, jakie da się pobrać w formie próbki np. z miejsca przestępstwa, czy też z wykopalisk archeologicznych i paleontologicznych. Metoda PCR wykorzystywana jest także w epidemiologii, gdzie konieczne jest szybkie poznanie źródła choroby i dróg jej rozprzestrzeniania oraz w biologii molekularnej, biochemii i genetyce, gdzie bada się budowę i ekspresję genów.