Podczas cyklu komórkowego replikacja DNA zachodzi podczas fazy S interfazy. Interfaza zachodzi między podziałami komórek i jest niezbędnym krokiem prekursora podziału komórki.
Interfaza podzielona jest na trzy kolejne etapy: fazę G1, fazę S i fazę G2. Flankujące fazy G obejmują wzrost komórek i przygotowanie do podziału komórki; "G" w fazie G oznacza wzrost. Pomiędzy tymi okresami wzrostu komórka ulega syntezie lub fazie S. Podczas fazy S chromosomy w komórce są kopiowane tak, że podzielone komórki mają pasujące kopie DNA. Następnie komórka podlega bardziej widocznie aktywnym etapom podziału komórki: profaza, anafaza, telofaza i cytokinezy.
Typowe ludzkie komórki zajmują około 24 godzin, aby zakończyć pełny cykl replikacji i podziału komórek. Najdłuższa część tego procesu to interfaza, która trwa około 23 godzin. Replikacja chromosomów w fazie S trwa około 8 godzin. Inne typy komórek szybciej dzielą komórki; na przykład podczas wczesnego rozwoju zarodkowego pełny cykl komórkowy może zająć około 30 minut. W tych szybkich podziałach komórkowych fazy wzrostu są często pomijane lub drastycznie zmniejszane, a replikacja odbywa się szybciej. Nawet jeśli fazy G1 i G2 nie występują, komórka musi ukończyć fazę S interfazy w celu replikacji swojego DNA przed podziałem.
