La replicazione del DNA si verifica all'interno del nucleo di una cellula. Durante la fase S del ciclo cellulare, ogni volta che una cellula ha bisogno di dividersi, si verifica la replicazione del DNA. Prima della divisione cellulare, il processo di replicazione del DNA garantisce la copia dei cromosomi.
Le helicase e le proteine SSB svolgono parzialmente la spirale della doppia elica. I due filamenti del DNA si scompongono in direzioni anti-parallele e la DNA polimerasi va dove inizia la sintesi. La primasi, che è il filamento principale, stabilisce un primer RNA che lavora per costruire un secondo filamento con l'aiuto della polimerasi III. Questo secondo filo è costruito nella stessa direzione in cui si apre la doppia elica. I frammenti di Okazki risultano quando i primer di RNA riempiono gli spazi vuoti rimanenti e i nucleotidi di DNA sostituiscono la DNA polimerasi che il primer dell'RNA si stacca. Un lungo filamento continuo risulta quando la sigillatura dei frammenti avviene a causa della ligasi del DNA, un tipo di enzima.
Alcune cellule si dividono costantemente e subiscono la replicazione del DNA come quelle del midollo osseo, i capelli e le unghie. Altre cellule attraversano diversi cicli di divisione e quindi si fermano semplicemente come le cellule specializzate nel muscolo, nel cuore e nel cervello. Ancora altre cellule cessano di dividersi completamente come cellule del fegato e cellule della pelle.
