Lors de la phase S de l'interphase, la réplication constitue un processus permettant pour un chromosome, de passer de 1 à 2 chromatides (chaque chromatide étant composée d'une longue molécule d'ADN, associée à des protéines).
Lors de la réplication, chaque brin de la molécule initiale, séparé de son brin complémentaire, sert de matrice à la synthèse d’un nouveau brin complémentaire : Ce modèle semi- conservatif permet de synthétiser un nouveau brin en respectant la fidélité de l’information génétique.
Dans le détail, une enzyme hélicase permet de séparer les 2 brins ; une autre enzyme, l’ADN polymérase assemble alors les nucléotides du brin nouveau en respectant la complémentarité des bases azotées. Ainsi, la réplication aboutit à la formation de 2 molécules, copies conformes de la molécule initiale.
En somme, l'alternance au cours du cycle cellulaire entre une réplication et une mitose (division conforme) garantit qualitativement et quantitativement l'équipement génétique de génération cellulaire en génération cellulaire et permet la formation de clones cellulaires.