Ensimmäisen PCR:n kaltaisen menetelmän kuvasi norjalainen [[Kjell Kleppe]] tutkimusryhmänsä kanssa jo vuonna 1971, jolloin Kleppe julkaisi yhdessä Nobel-palkitun [[H. Gobind Khorana]]n kanssa artikkelin ''Repair replication of short synthetic DNA's as catalyzed by DNA polymerases'' ''[[Journal of Molecular Biology]]ssa''. Artikkelissaan he käytännössä kuvasivat PCR:n perusteet. Artikkeli perustui Kleppen kokeisiin, joissa hän oli ensin kaksin- ja sitten nelinkertaistanut pienen synteettisen DNA-pätkän kahden [[aluke (molekyylibiologia)|alukkeen]] ja [[DNA-polymeraasinpolymeraasi]]n avulla.<ref>{{Lehtiviite|Tekijä=Kleppe, K., Ohtsuka, E., Kleppe, R., Molineux, I. & Khorana, H.G.|Vuosi=1971|Otsikko=Studies on polynucleotides. XCVI. Repair replications of short synthetic DNA's as catalyzed by DNA polymerases|www=http://dx.doi.org/10.1016/0022-2836(71)90469-4|Julkaisu=Journal of Molecular Biology|Vuosikerta=56|Sivut=341-361|Kieli={{en}}}}</ref> Kleppen työ jäi kuitenkin vähälle huomiolle ja vasta [[Kary Mullis]] ja hänen työtoverinsa [[Cetus Corporation]]issa kehittivät menetelmää niin pitkälle, että PCR-tekniikasta tuli laboratoriotyöskentelyn arkea.<ref>[http://www.mrw.interscience.wiley.com/emrw/9780471142720/cp/cpmb/article/mb1501/current/pdf ''Current Protocols'', s. 15.1.6]</ref> Kary Mullis sai vuonna 1983 aloittamastaan työstä [[Nobelin kemianpalkinto|Nobelin kemianpalkinnon]] vuonna [[1993]].<ref>{{Verkkoviite | Osoite =http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1993/mullis-autobio.html | Nimeke =Kary B. Mullis - Autobiography | Tekijä =Mullis, K.B. | Tiedostomuoto = | Selite = | Julkaisu = | Ajankohta =2005 | Julkaisupaikka = | Julkaisija =The Nobel Foundation | Viitattu =5.11.2007 | Kieli ={{en}} }}</ref>
