A fissão binária é o principal processo pelo qual as bactérias se reproduzem assexuadamente. Ela pode ser resumida como um processo no qual a célula aumenta, seu DNA é replicado e a célula se divide em duas células, cada uma com uma cópia do DNA. As bactérias geralmente só sofrem fissão binária em circunstâncias favoráveis.
A fissão binária envolve o uso de maquinário celular para mover o DNA replicado para lados opostos da célula e, em seguida, dividir a célula em duas. Várias unidades de um tipo especial de anel são montadas no centro da célula em divisão e, então, começam a se contrair, comprimindo a membrana celular fechada entre cada célula filha. Outra maquinaria celular garante que o DNA não seja danificado à medida que a membrana celular é contraída. Em muitos tipos de bactérias, uma nova parede celular também é construída entre as células filhas à medida que a membrana celular é comprimida e fechada.
Embora a fissão binária seja a forma mais comum de reprodução de bactérias, não é o único método usado. Em vez disso, algumas espécies de bactérias fotossintéticas crescem até um tamanho muito grande e se dividem várias vezes em uma concha redonda antes de se dispersarem. Outras espécies se ramificam e se reproduzem por brotamento, formando células-filhas muito menores, em vez de duas células-filhas iguais de uma célula em divisão.