Într-o celulă eucariotă, replicarea cromozomilor are loc în timpul sintezei ADN sau a fazei S a ciclului celular. În starea sa normală, un cromozom este o fibră lungă și subțire de cromatină care conține o moleculă de ADN. Odată duplicat, un cromozom constă din două cromatide sora identice, fiecare conținând o copie a moleculei ADN. În timpul mitozei, cromatidele sora sunt separate și distribuite în două celule fiice.
În eucariote, diviziunea celulară mitotică implică distribuirea unui material genetic identic la două celule fiice. Potrivit Colegiului Hartnell, ciclul celular este împărțit în două faze primare, interfază și mitoze. Interfazele sunt în continuare împărțite în trei subfaze: primul decalaj sau faza G1; Sinteza ADN; și al doilea gap, sau faza G2. Atunci când o celulă nu se împarte, ea își desfășoară funcțiile celulare normale în faza G0. În timpul acestei faze, fiecare cromozom este în forma sa normală de fibră cromatină lungă și subțire. Atunci când o celulă intră în ciclul celular pentru divizare, începe mai întâi să crească prin producerea proteinelor și a organelurilor citoplasmatice. Această creștere continuă în toate subfazele interfazei. În faza S, cromozomii sunt duplicați când ADN polimerazele și alte enzime acționează asupra liniilor ADN. Structura dublei helixuri a ADN-ului este dezbracată și fiecare componentă acționează ca un șablon pentru sinteza noilor fire. Când o celulă este gata să se împartă, ea intră în faza mitotică. În timpul mitozei, celula se împarte în două celule fiice, fiecare celulă conținând unul dintre cromatidele sora.
