Enzymem, który katalizuje wydłużenie nici DNA, jest polimeraza DNA, zgodnie z RCSB Protein Data Bank. Enzym ten dodaje się do rosnącej cząsteczki DNA poprzez dodanie zasad nukleotydowych. Polimeraza DNA popełnia tylko jeden błąd na miliard zasad, co powoduje, że ten enzym jest niezwykle dokładny.
Po rozpakowaniu DNA rozpoczyna się replikacja na obu niciach. Polimeraza DNA wiąże się z nicią DNA i dodaje zasady tylko w kierunku od 5 'do 3'. Wiodąca nić DNA może być replikowana w sposób ciągły; jednakże druga nić, zwana pasmem opóźniającym, może być replikowana tylko we fragmentach. U ludzi, polimeraza DNA kopie DNA z szybkością 50 zasad na sekundę. Oprócz dodawania zasad do nici DNA, polimeraza DNA sprawdza również własną pracę, wykluczając bazy dodane błędnie.
