Vanligvis opererer enzymer best ved relativt lave temperaturer, typisk 15-40°C. Ved temperaturer høyere enn dette vil de vanligvis denatureres og miste form og funksjon. Siden PCR-reaksjoner foregår ved opp mot 100°C, vil vanlige polymeraser være ubrukelige. I PCR tilsettes derfor polymeraser fra termofile bakterier som finnes i varme kilder og andre steder med ekstreme temperaturer og temperatursprang. Tidligere var det DNA polymerasen fra som var mye brukt, men etter hvert har en rekke andre polymeraser kommet på markedet fra kommersielle aktører.