La réplication de l'ADN se produit dans le noyau d'une cellule. Au cours de la phase S du cycle cellulaire, chaque fois qu'une cellule a besoin de se diviser, la réplication de l'ADN se produit. Avant la division cellulaire, le processus de réplication de l'ADN assure la copie des chromosomes.
Les hélicases et les protéines SSB déroulent partiellement le brin double hélice. Les deux brins d'ADN se décompressent dans des directions anti-parallèles et l'ADN polymérase va là où la synthèse commence. La primase, qui est le brin principal, établit une amorce d'ARN qui travaille pour construire un deuxième brin à l'aide de la polymérase III. Ce deuxième brin est construit dans le même sens que la double hélice s'ouvre. Des fragments d'Okazki se produisent lorsque les amorces d'ARN comblent les lacunes restantes et que les nucléotides d'ADN remplacent l'ADN polymérase que l'amorce d'ARN élimine. Un long brin continu se produit lorsque le scellement des fragments se produit en raison de l'ADN ligase, un type d'enzyme.
Certaines cellules se divisent constamment et subissent une réplication de l'ADN, comme celles de la moelle osseuse, des cheveux et des ongles. D'autres cellules passent par plusieurs cycles de division puis s'arrêtent, comme les cellules spécialisées du muscle, du cœur et du cerveau. D'autres cellules encore cessent de se diviser complètement, comme les cellules du foie et les cellules de la peau.
