В клетке амплификация происходит в результате репликации ДНК. Амплификация может быть ответом клеток на воздействие определенных веществ (например, метотрексата) или результатом специфической активации онкогенов в процессе развития опухоли. Наиболее распространенный метод увеличения числа копий ДНК in vitro — полимеразная цепная реакция (ПЦР). Менее распространены такие методы амплификации ДНК in vitro, как лигазная цепная реакция (ЛЦР, LCR — ligase chain reaction), амплификация, основанная на последовательности нуклеиновых кислот (NASBA — nucleic acids sequence-based amplification), транскрипт-посредованная амплификация (TMA — transcription-mediated amplification), круговая амплификация (RCA — rolling circle amplification). Для оптимизации процесса круговой амплификации может быть использован твердый носитель для ДНК-праймеров — микрогелевые коллоидные частицы. Коллоидные частицы весьма привлекательны в роли твердых носителей благодаря тому, что они могут быть легко распределены по раствору, предоставляя коньюгату праймер/полимеразы конфигурационную свободу, необходимую для эффективной амплификации. Метод разветвленной ДНК-гибридизации (bDNA assay — branched DNA assay), в отличие от других методов, основан не на амплификации ДНК, а на амплификации сигнала гибридизации исследуемой нуклеиновой кислоты с синтетической разветвленной детектирующей молекулой ДНК.

В нанобиотехнологии и генной инженерии амплификация широко используется для получения больших количеств специфических последовательностей ДНК для различного применения (создание зондов, векторов, чипов, молекул ДНК заданной геометрической формы и др.).