PCR testi ile çeşitli hastalıkların teşhisi konulabilir, bunlar arasında: Viral hastalıklar: COVID-19, grip, HIV, hepatit, varicella zoster virüsü, Epstein-Bar virüsü gibi. Bakteriyel hastalıklar: Tüberküloz, boğmaca, streptococcus bakterisine bağlı boğaz enfeksiyonları, e.coli ve clostridium difficile gibi bağırsak enfeksiyonları. Genetik bozukluklar: Kalıtsal hastalıkların teşhisi ve taşıyıcı taramaları. Kanser: Mesane kanseri, meme kanseri, kolorektal kanser ve endometrial kanser gibi bazı kanser türlerinin tanısında kullanılır. Adli tıp: DNA profilleme ve babalık testleri. PCR testi, ayrıca gıda güvenliği ve tarım gibi sektörlerde de hastalık etkenlerinin tespitinde kullanılır.