多重聚合酶链式反应（英语：Multiplex Polymerase Chain Reaction, Multiplex PCR）是指利用聚合酶链式反应同时扩增几个不同的DNA序列（就像在一个反应中执行许多单独的聚合酶链式反应一样）。该过程使用多个引物和热循环仪中的温度介导的DNA聚合酶扩增样品中的DNA。必须优化所有引物对的引物设计，以便所有引物对可以在PCR期间在相同的退火温度下工作。
1988年，多重PCR首次被作为一种检测肌营养不良蛋白基因缺失的方法出现。它也已与甾族硫酸酯酶基因一起使用。 2008年，多重PCR技术用于分析微卫星和SNP。
多重PCR由单一PCR混合物中的多个引物组组成，以产生对不同DNA序列特异的大小不同的扩增子。通过一次靶向多个序列，可以从一次测试运行中获得其他信息，否则将需要数倍的试剂和更多的时间来执行。每个引物组的退火温度必须经过优化，以在单个反应中正确地起作用，并且当通过凝胶电泳观察时，扩增子的大小（即其碱基对长度）应有足够的不同，来形成不同的条带。如果扩增子大小重叠，则可选地可以使用已经用不同颜色的荧光染料染色的引物来区分和可视化不同的扩增子。市面上已有用于PCR的商业多路复用试剂盒，并被许多法医实验室用来扩增降解的DNA样品。
多重PCR的一些应用包括：
