PCR 被廣泛應用於許多不同領域，如生物學研究、考古學、法證、醫療等。

1. 罪案調查

在犯罪現場採取的體液、毛髮均含有少量的 DNA， 通過 PCR 擴增可製備 DNA 指紋，幫助鑒定疑犯身份。

2. 產前診斷

由微量胎兒細胞提取的少量 DNA，通過 PCR 擴增，可檢測胎兒是否患有遺傳病。

3. 考古研究

從化石或生物遺骸中獲取的少量 DNA，通過 PCR 擴增，可獲得絕種生物的遺傳信息。

4. 人類基因組計劃

人類基因組計劃中應用了 PCR 技術，為人類基因組 DNA 排序。