鋳型となる核酸に対して相補的な DNA 鎖を合成する酵素の総称。DNA を鋳型とする DNA 依存性 DNA ポリメラーゼと RNA を鋳型とする RNA 依存性 DNA ポリメラーゼに分けられる。合成中の鎖の 3’ 末端に鋳型と相補的なデオキシリボヌクレオシド三リン酸を付加することにより、DNA 鎖は 5’ から 3’ 方向に伸長する。ヌクレオチドの付加は 3’-OH（3’ 末端の水酸基）がないと起こらないため、RNA を合成する RNA ポリメラーゼと異なり反応の開始にプライマーを必要とする。通常 DNA ポリメラーゼという場合、DNA 依存性 DNA ポリメラーゼを指すことが多い。RNA 依存性 DNA ポリメラーゼには逆転写酵素やテロメラーゼなどが含まれる。

　DNA ポリメラーゼ（DNA 依存性 DNA ポリメラーゼ）は、DNA 複製において中心的な働きをする酵素であり、RNA がプライマーとなってヌクレオチドの付加（重合）を行う。また、エキソヌクレアーゼ活性（DNA 鎖の末端からヌクレオチドを 1 つずつ切り離す活性）も持っており、誤って取り込まれたヌクレオチドの除去する校正機能の役割も果たしている。

　大腸菌では 3 種類の DNA ポリメラーゼ（DNAポリメラーゼ I～III）が存在し、そのうち DNA ポリメラーゼ I はArthur Kornberg 博士によって最初に発見されたものである。大腸菌の複製においては、重合速度が最も速い DNA ポリメラーゼ III が DNA 鎖の合成に関わっている。DNA ポリメラーゼ I は、そのエキソヌクレアーゼ活性により RNA プライマーの除去とその部分の DNA 鎖の合成を行っている。DNAポリメラーゼ II の機能については今のところ明らかにされていない。

　真核生物では、5 種類の DNA ポリメラーゼ (α～ε) が知られており、DNA 複製には α 、δ および ε 、修復反応には主にβ 、ミトコンドリア DNA の複製には γ が関わっている。