Înainte de inițierea procesului de fisiune binară, ADN-ul celulei primare este reprodus în două copii care sunt libere de nucleu. Aceste două copii ale materialului genetic migrează spre părțile opuse ale celulei. Copiile materialelor genetice se blochează pe peretele celular. Celula se umflă, mărind distanța dintre seturile duplicate de date genetice. Un nou perete celular, numit sept, începe să crească în mijlocul celulei, împărțind-o în două porțiuni egale.
După ce septul crește complet, celulele fiice pot rămâne atașate sau se pot separa complet, în funcție de tipul de organism. Rata procesului de fisiune binară depinde de factori cum ar fi temperatura, aciditatea, abundența sau absența nutrienților și tipul de organism. E. coli se divizează o dată la fiecare 15 minute, în timp ce microbacteria leprae se divizează o dată la două săptămâni. Deoarece fiecare fiică nouă fiică poate suferi o fisiune binară pe cont propriu, fisiunea binară poate duce la o creștere exponențială a populației dacă rata de divizare este mai mare decât rata mortalității.
