La fonction de l'ADN polymérase est de répliquer, relire et réparer l'ADN. Il existe plusieurs ADN polymérases, mais l'ADN polymérase I, ou Pol I, et l'ADN polymérase III, ou Pol III, sont les principales ceux impliqués dans la réplication de l'ADN.
L'ADN polymérase n'ajoute des bases nucléotidiques que lorsqu'une amorce d'ARN, un court morceau d'ARN, est déjà présente. Les bases nucléotidiques de l'ADN sont constituées d'adénine, de thymine, de guanine et de cytosine. L'ADN polymérase ajoute ensuite des bases nucléotidiques à l'amorce d'ARN à une vitesse de 1 000 bases par seconde. L'ADN polymérase est une enzyme extrêmement précise, n'insérant qu'une seule base erronée pour 10 000 bases ajoutées.
Avant l'ajout de la base suivante, l'ADN polymérase vérifie si la dernière base ajoutée était la bonne. La réplication de l'ADN n'est pas précise à 100 % ; par conséquent, des bases incorrectes peuvent parfois être ajoutées. L'ADN polymérase supprime la base incorrecte et ajoute la bonne. La réplication de l'ADN est extrêmement précise en raison de la fonction de relecture de l'ADN polymérase, ce qui entraîne une erreur pour chaque milliard de bases ajoutées.
