Replikacja DNA zachodzi w jądrze komórki. W fazie S cyklu komórkowego, za każdym razem, gdy komórka musi się dzielić, zachodzi replikacja DNA. Przed podziałem komórek proces replikacji DNA zapewnia kopiowanie chromosomów.
Helicases i białka SSB częściowo odwijają podwójną helisę. Dwie nici DNA rozpraszają się w kierunkach przeciwrównoległych, a polimeraza DNA przechodzi do miejsca, w którym rozpoczyna się synteza. Primase, która jest wiodącą nicią, określa primer RNA, który działa w celu zbudowania drugiej nici za pomocą polimerazy III. Ta druga nić jest zbudowana w tym samym kierunku, w którym otwiera się podwójna spirala. Fragmenty Okazkiego powstają, gdy primery RNA wypełniają pozostałe szczeliny, a nukleotydy DNA zajmują miejsce polimerazy DNA, z której usunięto starter RNA. Jedna długa ciągła nić powstaje, gdy uszczelnienie fragmentów następuje z powodu ligazy DNA, typu enzymu.
Pewne komórki nieustannie się dzielą i podlegają replikacji DNA, takiej jak te w szpiku kostnym, włosach i paznokciach. Inne komórki przechodzą kilka cykli podziałowych, a następnie po prostu zatrzymują się, tak jak wyspecjalizowane komórki w mięśniach, sercu i mózgu. Jeszcze inne komórki przestają całkowicie dzielić, takie jak komórki wątroby i komórki skóry.
