Replikacija DNK poteka med fazo S (faza sinteze) celičnega cikla. Ta faza poteka med prvo fazo vrzeli (faza G1) in drugo fazo vrzeli (faza G2) celičnega cikla in je ključna za natančen prenos genetskega materiala do hčerinskih celic med celično delitvijo. Med fazo S se obstoječa DNK odvija, loči na posamezne verige, ki služijo kot predloge za sintezo novih, komplementarnih verig. Različni proteini in encimi, vključno z DNK polimerazo, igrajo ključno vlogo pri natančnem kopiranju DNK med replikacijo. Navsezadnje podvajanje DNK v fazi S pripravi celico za natančno kromosomsko ločevanje, kar zagotavlja dedovanje celotnega niza genov obema hčerinskima celicama po celični delitvi.