Sự sao chép DNA xảy ra trong nhân tế bào. Trong pha S của chu kỳ tế bào, bất kỳ lúc nào tế bào cần phân chia, sự sao chép DNA sẽ xảy ra. Trước khi phân chia tế bào, quá trình sao chép DNA đảm bảo việc sao chép các nhiễm sắc thể.
Helicase và protein SSB tháo một phần sợi xoắn kép. Hai sợi DNA giải nén theo các hướng chống song song và DNA polymerase sẽ đi đến nơi bắt đầu tổng hợp. Primase, là sợi dẫn đầu, đặt một đoạn mồi RNA hoạt động để tạo ra sợi thứ hai với sự trợ giúp của polymerase III. Sợi thứ hai này được xây dựng theo cùng một hướng mà chuỗi xoắn kép mở ra. Các đoạn Okazki là kết quả khi các đoạn mồi ARN lấp đầy các khoảng trống còn lại, và các nucleotit ADN sẽ thế chỗ cho ADN polymerase mà đoạn mồi ARN đã tách ra. Một sợi dài liên tục là kết quả khi sự đóng kín của các đoạn xảy ra do DNA ligase, một loại enzyme.
Một số tế bào liên tục phân chia và trải qua quá trình sao chép DNA, chẳng hạn như các tế bào trong tủy xương, tóc và móng tay. Các tế bào khác trải qua một số chu kỳ phân chia và sau đó dừng lại, chẳng hạn như các tế bào chuyên biệt trong cơ, tim và não. Vẫn còn những tế bào khác ngừng phân chia hoàn toàn như tế bào gan và tế bào da.
