Genetyczna informacja jest zapisana w DNA w nukleotydowej sekwencji. Cząsteczka DNA tworzona jest przez dwie polinukleotydowe nici połączone wodorowymi wiązaniami pomiędzy parami zasad komplementarnymi. W nici pojedynczej DNA nukleotydy ze sobą są połączone kowalencyjnymi wiązaniami sposobem takim, iż cząsteczki cukru ułożone są z fosforowymi resztami na zmianę. Azotowe zasady odchylone są od utworzonej tym sposobem długiej cząsteczki. Nić DNA w sobie niesie informacje konieczną do kopiowania wiernego swoich sekwencji azotowych komplementarnych zasad a to wskazuje na prosty mechanizm replikacji wiernej, który polega na rozkręceniu tej podwójnej helisy a do każdej nici będącej matrycą dobudowywanie komplementarnej nowej nici. W efekcie tworzą się dwa odcinki cząsteczki dwuniciowej mające sekwencję nukleotydów taką samą jak macierzystą sekwencja. Sposób replikacji tego rodzaju nazywa się semikonserwatywną replikacją, ponieważ potomne cząsteczki są nowe jedynie w połowie, w drugiej połowie są zbudowane z macierzystej starej cząsteczki. Proces replikacji DNA nie zaczyna się w miejscu dowolnym. Istnieją odcinki mające długość 200 - 300 nukleotydów; do nich przyłączają się replikacyjne enzymy - polimeraza DNA - która katalizuje proces łączenia się poszczególnych nukleotydów. Miejsca te są miejscami inicjacji replikacji. Miejsca rozdwojenia się nici starej, czyli replikacyjne widełki ulegają przesunięciu na dwie strony. Enzym polimeraza DNA może się poruszać po nici starej jedynie w określonym kierunku, zatem dobudowuje nukleotydy jedynie na jednej z nici. Synteza na nici drugiej przebiega w przeciwnym kierunku - od replikacyjnych widełek, zachodzi przez tworzenie niedługich nukleotydowych łańcuchów łączonych po tym w pojedynczą nić. Enzym uczestniczący w tych reakcjach to ligaza. Częstość występowania błędu w replikacji to 1 na 1 mld nukleotydów, gdyż istnieje korekcyjny mechanizm, usuwający natychmiast błędy.
