聚合酶链反应即PCR技术，因为其对基因或特定核酸序列在短时间内的极大的扩增效率，已在感染性疾病、肿瘤、遗传病、寄生虫病、法医学、动植物和考古等的诊断和研究中得到了广泛的应用，并在某些方面几乎是难以替代的。但是，像自然界的任何事物一样，PCR也有其局限性，稍不注意，就很容易造成错误的判断。

感染性疾病由病原微生物引起，主要有病毒、细菌、衣原体、支原体和螺旋体等，在PCR出现以前，这些病原体通常采用培养、免疫学方法测定特异抗原抗体，核酸杂交等进行临床检测，但这些方法对某些病原体要么难以进行（如导致结核病的结核杆菌、引起性病的沙眼衣原体和诱发肝炎的乙肝丙肝病毒等的培养），要么难以判断体内的复制情况或检测的灵敏度不够（如乙肝丙肝病毒和人免疫缺陷病毒等的抗原抗体检测及核酸杂交检测等）。PCR的出现，可以说从根本 上改变了这一点，其极高的检测灵敏度和特异性，使难培养病原体的检测变得迅捷而又准确。各种定量PCR模式的出现，又使其抗病毒疗效的判断可以很客观地从病毒核酸的量上反映出来。并且，PCR用于病原体感染的血液筛查，可以检出抗原抗体尚未出现的“窗口期”内的感染，从而避免经输血引发的感染性疾病的传播。

遗传基因的异常可致遗传病的发生，人类遗传病约有3000多种，患者占总人口数的10％。遗传病一般可分为单基因、多基因及染色体遗传病。这些遗传病通常是由于基因突变、基因缺失、染色体错位所致。以前常用的诊断方法有家系谱分析、染色体检查（特别是显带法）、生物化分析等。现PCR技术由于其对基因体外扩增快速灵敏的特点，结合其他多种分子生物学手段可以检出大部分已知的基因突变、基因缺失、染色体错位等，应可成为遗传病诊断的最有效、最可靠的方法之一。

法医学也因为PCR技术的出现，进入到了分子物证的时代，并可以精确到个体确认水平，其在分子水平上对血斑、精斑、毛发、组织碎片乃至微量残留细胞等法医物证的确认，远较以前的血清学方法确实可靠，如以前的血型鉴定，只能是排除不同血型者，而无法做到个体确认。并且PCR因为其极大的扩增效率，可以对极少量物证，如一根毛发、一滴血液、极小精斑、体液中的脱落细胞等进行分析，从而确定个体。可以说，当代法医鉴定在个体鉴别上已离不开PCR技术。

众所周知，肿瘤与遗传有关，除已知的单基因遗传肿瘤，如视网膜细胞瘤、肾母细胞瘤等以外，几乎所有的肿瘤细胞中都可以观察到原癌基因的重排，这些基因的变化常导致细胞增殖与凋亡失控，最终形成肿瘤。PCR扩增检测技术，使癌基因和抑癌基因及其状态的检测，变得简便、快捷而又容易。此外，使用反转录PCR检测特定肿瘤抗原的mRNA，很容易监测到癌转移的发生。

PCR这种基因扩增技术因其简单易行，应用现已极为广泛，但其影响因素很多，如标本或核酸纯化过程中出现的扩增反应抑制物、扩增仪孔间温度的差异以及核酸提取中的随机误差，可造成假阴性结果的出现。又如，以前扩增产物的污染和核酸提取中标本间的交叉污染，也很容易出现假阳性结果。因此，PCR临床应用必须要有严格的实验室分区、实验室管理和质量控制措施，只有在充分了解PCR测定的不确定性的基础上，采取相应质控措施，才能确保实验结果的准确性，而不致出现重大判断失误。因为PCR扩增，其得到极大的检测灵敏度，但同时其对检测中的错误也有极大的放大作用。因此，对于PCR检测结果的报告必须慎重，尤其是在该结果会产生重大后果的时候，如重大感染性疾病、遗传病、法医物证鉴定、亲子鉴定等，必须在有相应严格质控措施（如内质控、阴性和阳性质控）的情况下重复测定，才可以报告结果，并做出实事求是的解释。