Replikasjonen av DNA skjer under S-fasen (syntesefasen) av cellesyklusen. Denne fasen finner sted mellom den første gap-fasen (G1-fasen) og den andre gap-fasen (G2-fasen) i cellesyklusen og er avgjørende for å føre genetisk materiale nøyaktig til datterceller under celledelingen. Under S-fasen avvikles eksisterende DNA, separeres i individuelle tråder, og fungerer som maler for syntese av nye, komplementære tråder. Ulike proteiner og enzymer, inkludert DNA-polymerase, spiller avgjørende roller i den nøyaktige kopieringen av DNA under replikering. Til syvende og sist forbereder dupliseringen av DNA i S-fasen cellen for nøyaktig kromosomal segregering, og sikrer arv av et komplett sett med gener til begge dattercellene ved celledeling.
