Les organismes unicellulaires se reproduisent de manière asexuée dans un processus appelé réplication. Contrairement aux organismes multicellulaires, la reproduction et la réplication cellulaire pour les organismes unicellulaires est le même processus.
La plupart des organismes unicellulaires se reproduisent en répliquant leurs parties puis en se divisant en deux. Ce processus crée plus de deux nouvelles cellules ; il crée deux nouveaux organismes.
Théoriquement, cette forme de reproduction asexuée donne deux cellules identiques. Dans le cas d'organismes tels que les bactéries, cependant, l'ADN a un taux de mutation assez élevé. Ce taux de mutation rapide est la raison pour laquelle les bactéries sont capables de développer une résistance aux antibiotiques.
La réplication est également appelée fission binaire et est le type de division cellulaire le plus courant.