Hầu hết vi khuẩn sao chép thông qua một quá trình được gọi là phân hạch nhị phân. Một vi khuẩn bắt đầu bằng cách phát triển đến kích thước gấp đôi bình thường và sao chép vật liệu di truyền của nó, sau đó tách thành hai tế bào giống nhau.
Trước khi tế bào vi khuẩn phân chia thành hai, nó phải tạo ra hai bản sao giống hệt nhau của DNA và gửi một bản sao đến mỗi bên của tế bào. Điều này xảy ra đồng thời với việc tế bào đang tăng thể tích bằng cách tái tạo các protein và các cấu trúc tế bào khác. Khi DNA đã được phân chia, một thành tế bào đặc biệt, được gọi là tấm xích đạo, bắt đầu phát triển một phần trên tế bào vi khuẩn ban đầu. Đĩa xích đạo cuối cùng phát triển khắp tế bào, chia nó thành hai.
Phân hạch nhị phân là một quá trình rất nhanh. Khi điều kiện thích hợp, đối với hầu hết các loài vi khuẩn có nghĩa là nhiệt độ ấm và có nhiều độ ẩm, vi khuẩn có thể phân chia 20 phút một lần. Điều này cho phép số lượng vi khuẩn tăng lên theo cấp số nhân, vì mỗi lần phân chia dẫn đến số lượng vi khuẩn hiện tại tăng gấp đôi.
Một số loài vi khuẩn sao chép bằng các phương pháp khác với phương pháp phân hạch nhị phân. Một số vi khuẩn lam sao chép bằng một quá trình gọi là nảy chồi, trong đó một vi khuẩn con nhỏ phát triển như một chồi trên một vi khuẩn trưởng thành lớn hơn trước khi tự tách ra.
