Çift iplikli DNA'nın ipliklerinin birbirinden ayrılması için karışım yeniden ısıtılır, ardından, primerlerin eşleşmesi ve nukleotitlerin ilavesi için yeniden soğutulur. Taq enzimi (Thermus aquaticus), yüksek sıcaklıkta ve soğukta denature olmaması özelliği nedeniyle kullanılmaktadır.