Una propiedad esencial del material genético es su capacidad para hacer copias exactas de sí mismo, para lo cual cada una de las ramas de la cadena de ADN actúa como molde o guía, dirigiendo la síntesis de una nueva cadena complementaria a lo largo de su longitud , utilizando las materias primas de la célula. A medida que cada una de las ramas de la cadena originaria se separan (rompiendo los puentes de hidrógeno entre sus bases nitrogenadas), cada una atrae nucleótidos complementarios (libres y disponibles en la célula), formando una nueva cadena. Este proceso ocurre una sola vez en cada generación celular.
La iniciación de la replicación del ADN comienza siempre con una secuencia específica de nucleótidos conocida como el origen de replicación. Requiere proteínas iniciadoras especiales y además enzimas conocidas como helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno abriendo la hélice, formándose las horquillas de replicación, una a cada lado de la burbuja a que da lugar la separación de las ramas del ADN. Una vez abierta la cadena de ADN, proteínas adicionales (conocidas como proteínas de unión a cadena simple o topoisomerasas) se unen a las cadenas individuales del ADN manteniéndolas separadas y evitando que se retuerzan. En el siguiente paso, las enzimas llamadas ADN polimerasa catalizan la síntesis real de las nuevas cadenas, añadiendo nucleótidos sobre el molde, las que se dan bidireccionalmente desde cada una de las horquillas que se replican en sentido opuesto dentro de cada burbuja, cuando éstas se encuentran y se fusionan todo el cromosoma ha quedado replicado longitudinalmente.
