PCR adalah metode yang baru dan menjanjikan yang memungkinkan untuk dapat mendapatkan diagnosa Brucellosis secara cepat dan akurat tanpa keterbatasan yang dimiliki oleh metode-metode konvensional. Telah dikembangkan beberapa sistem PCR yang spesifik terhadap genus tertentu menggunakan pasangan primer yang menargetkan sequence 16SRNA dan gen-gen dari protein membran luar. Uji terhadap Brucellosis dengan mendasarkan kepada PCR pertama kali dikenalkan pada tahun 1990. PCR multiplex pertama yang spesifik terhadap spesies disebut uji Abortus-Melitensis-Ovis-Suis (AMOS-PCR), yang digunakan untuk mengidentifikasi dan mendifferensiasikan Brucella
abortus biovar 1, 2 dan 4, Brucella melitensis, Brucella ovis dan Brucella suis biovar 1. PCR didasarkan kepada sifat polimorfisme yang timbul dari insersi sequence yang spesifik pada setiap spesies dalam kromosom Brucella. Teknik PCR memiliki kekurangan yaitu ketidakmampuannya dalam mengidentifikasi Brucella canis dan Brucella neotomae.
Lebih jauh lagi, beberapa biovar dalam satu spesies tertentu dapat memberikan hasil negatif. Uji PCR multipleks “Tangga-Bruce” juga dikembang untuk identifikasi dan differensiasi spesies Brucella dan strain vaksin dalam satu langkah. PCR semakin ditingkatkan untuk mengidentifikasi Brucella microti dan Brucella innopinata. Namun demikian, uji ini tidak mendifferensiasikan pada tingkat biovar atau pada level yang lebih bawah lagi dari biovar. Baru-baru ini, uji PCR multipleks (suis ladder) dikembangkan untuk dapat mendifferensiasikan biovar 1 – 5 dari Brucella suis.