所用引物的核苷酸序列是隨機的，其擴增的 DNA 區域事先未知。隨機引物PCR擴增的 DNA 區段產生多態性的分子基礎是模板 DNA 擴增區段上引物結合位點的堿基序列的突變，不同來源的基因組在該區段上表現為擴增產物有無差異或擴增片段大小的差異。隨機引物PCR標記表現為顯性或共顯性。
①隨機擴增多態性DNA
(Random Amplified Polymorphism DNA，RAPD)
RAPD技術是1990年由Wiliam和Welsh等人利用PCR技術發展的檢測DNA多態性的方法。基本原理：它是利用隨機引物（一般為8—10bp）通過PCR反應非定點擴增DNA片段，然后用凝膠電泳分析擴增產物DNA片段的多態性。擴增片段多態性便反映了基因組相應區域的DNA多態性。RAPD所使用的引物各不相同，但對任一特定引物，它在基因組DNA序列上有其特定的結合位點，一旦基因組在這些區域發生DNA片段插人、缺失或堿基突變，就可能導致這些特定結合位點的分布發生變化，從而導致擴增產物數量和大小發生改變，表現出多態性。就單一引物而言，其只能檢測基因組特定區域DNA多態性，但利用一系列引物則可使檢測區域擴大到整個基因組，因此，RAPD可用于對整個基因組DNA進行多態性檢測，也可用于構建基因組指紋圖譜。
與RFLP相比，RAPD具有以下優點：⑴技術簡單，檢測速度快；⑵ RAPD分析只需少量DNA樣品；⑶不依賴于種屬特異性和基因組結構，一套引物可用于不同生物基因組分析；⑷成本較低。但RAPD也存在一些缺點：⑴ RAPD標記是一個顯性標記，不能鑒別雜合子和純合子；⑵存在共遷移問題，凝膠電泳只能分開不同長度DNA片段，而不能分開那些分子量相同但堿基序列組成不同的DNA片段；⑶ RAPD技術中影響因素很多，所以實驗的穩定性和重復性差。
②任意引物PCR
(Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction，AP—PCR）
在AP—PCR分析中，所使用的引物較長（10－50 bp) ， PCR反應分為兩個階段，首先寡核苷酸引物在低嚴謹條件下與模板DNA退火，此時發生了一些合成，以便穩定模板與引物之間相互作用。然后進行高嚴謹退火條件的循環，兩個位點間那些序列在低嚴謹度退火條件下發生的引物延伸可繼續在高嚴謹條件下擴增。采用變性聚丙烯酞胺凝膠電泳分析PCR產物，最終反應結果與RAPD類似。只要設計的引物在低嚴謹退火條件下能減少引物產生人為產物，應用成對組合的引物可以產生新的AP—PCR譜帶，但引物配對組合使用時，得到的圖譜與單引物單獨使用時產生的圖譜之和很不相同，這樣，50個引物能產生1250種不同指紋圖譜。
AP—PCR方法不需預知序列資料，而且檢測的基因組樣本是任意的，還能夠用于檢測近等基因系（或同類系）中的多態性。AP—PCR的缺點是每個新的多態性都必須經純化才能進一步使用。另外，此方法在雜合體中僅可辨別長度多態性。
③DNA擴增指紋印跡
(DNA Amplification Fingerprinting，DAF)
DAF是一種改進的RAPD分析技術，與RAPD技術不同的是，DAF分析中所使用的引物濃度更高，長度更短（一般為5一8 bp），因此它所提供的譜帶信息比RAPD大得多，如當使用5個核昔酸的引物時，引物和模板的組合大約可擴增出10一100個DNA片段。PCR擴增產物是在凝膠上進行分離，通過銀染即可產生非常復雜帶型。