Dans une cellule eucaryote, la réplication des chromosomes se produit pendant la synthèse de l'ADN, ou la phase S du cycle cellulaire. Dans son état normal, un chromosome est une longue et fine fibre de chromatine contenant une molécule d'ADN. Une fois dupliqué, un chromosome est constitué de deux chromatides sœurs identiques, chacune contenant une copie de la molécule d'ADN. Au cours de la mitose, les chromatides sœurs sont séparées et distribuées dans deux cellules filles.
Chez les eucaryotes, la division cellulaire mitotique implique la distribution d'un matériel génétique identique à deux cellules filles. Selon Hartnell College, le cycle cellulaire est divisé en deux phases principales, l'interphase et la mitose. L'interphase est en outre divisée en trois sous-phases : la première interruption, ou phase G1 ; synthèse d'ADN; et le deuxième écart, ou phase G2. Lorsqu'une cellule ne se divise pas, elle exerce ses fonctions cellulaires normales en phase G0. Au cours de cette phase, chaque chromosome est sous sa forme normale d'une longue et fine fibre de chromatine. Lorsqu'une cellule entre dans le cycle cellulaire pour se diviser, elle commence d'abord à se développer en produisant des protéines et des organites cytoplasmiques. Cette croissance se poursuit tout au long de toutes les sous-phases de l'interphase. Dans la phase S, les chromosomes sont dupliqués lorsque les ADN polymérases et d'autres enzymes agissent sur les brins d'ADN. La structure en double hélice de l'ADN est déroulée et chaque brin agit comme une matrice pour la synthèse des nouveaux brins. Lorsqu'une cellule est prête à se diviser, elle entre en phase mitotique. Au cours de la mitose, la cellule se divise en deux cellules filles, chaque cellule contenant l'une des chromatides sœurs.
