主要过程可以概括为用一条部分随机的引物对模板基因组DNA进行两步扩增。因为序列ATGTGG是基因组DNA中分布频率极高的短序列，所以，通过设计引物5′-CCGACTCGAGNNNNNNATGTGG-3′，在第一步退火时起具有一定倾向性的引导作用。这种倾向性在对基因组扩增时可以减少扩增结果的复杂程度。中间6个随机核苷酸序列的排布，可以生成46种不同的序列兼并碱基中的一个或多个碱基，与3′端的特异性碱基一起在退火过程中和模板DNA发生复性，加固引物与模板DNA的结合作用；5′端的序列起修饰作用，例如增加酶切位点DOP-PCR分两步进行：第一步是指最初的几个循环，在低温退火温度下退火，使引物与基因组DNA序列具有倾向性的匹配，并对其进行有选择性的扩增；第二步是指随后的循环扩增时，将退火温度提高到62℃特异性退火，这步主要是对第一步产物的进行放大。

具体步骤如下：①合成部分随机引物5′-CCGACTCGAGNNNNNNATGTGG-3′，并调配合适的反应体系，反应体系可参考如下：氯化镁溶液（MgCl₂）2毫摩尔/升；三羟甲基氨基甲烷-盐酸（Tris-HCl）10毫摩尔/升，pH值8.4；氯化钾溶液（KCl）50毫摩尔/升；引物2毫摩尔/升；脱氧核苷三磷酸（dNTP）0.2毫摩尔/升；Taq  DNA聚合酶1.25单位/微升。②第一轮低严密扩增。反应循环数为5，反应过程为95℃预变性5分钟，94℃变性1分钟，30℃复性1.5分钟，72℃延伸3分钟。③第二轮特异性扩增。反应循环数为25～30，反应过程为94℃变性1分钟，62℃复性1分钟，72℃延伸3分钟。

引物和聚合酶的浓度会直接影响DOP-PCR技术扩增的效率。引物浓度如果太高会导致引物自连序列和非模板相关序列的形成。如果模板DNA量太少会影响DOP-PCR扩增效率，直接影响是基因组中很大一部分的片段得不到扩增，出现等位基因选择性的扩增或者等位基因的缺失、微卫星长度的改变等人为假象，不能如实地反映基因组的全貌。

通过DOP-PCR技术可以从极微量的样品中获得足够多的生物学信息。由于DOP-PCR的技术特点主要是在微量的样本中获取大量的生物学信息，所以在研究领域和医学领域均有一系列的应用。

在研究领域，由于DOP-PCR技术对模板DNA并没有物种的特异性，而且对复杂的基因组DNA也可以进行较快速且均匀的扩增，所以在研究领域备受青睐,在单染色体文库构建、基因组图谱研究以及非正常染色体的特性研究等领域得到广泛应用。

在医学领域，DOP-PCR技术可以扩增出大量的基因组DNA产物，可以对目标基因组进行多次检测，非常适用于法医学的检测。另外，单细胞的DOP-PCR扩增产物不仅可以在后续进行比较基因组杂交（CGH），检测染色体的多体和缺体，还可望应用于PCR分析检测多基因多位点，进而实现单次胚胎活检，单个胚胎细胞的性别、部分单基因病和染色体病的同步诊断。