Аналіз методом ПЛР проводиться за підозри на конкретну інфекцію.
ПЛР-діагностика призначається при підозрі на інфекції, що викликають тяжкі захворювання (передусім, інфекції, що передаються статевим шляхом). У цих випадках важливо переконатися, чи знаходиться інфекція в організмі чи ні, тобто важлива сама присутність вірусу, а не його активність. Однак метод ПЛР дозволяє аналізувати і кількісні характеристики, тому з його допомогою можна оцінювати інтенсивність патологічних процесів, що протікають приховано та не доступні іншим методам діагностики.
Також за допомогою ПЛР оцінюється ефективність лікування: чи вдалося повністю позбутися збудника захворювання, чи наскільки вдалося знизити його присутність.
Метод ПЛР використовується також для діагностики онкологічних (ракових) захворювань.