Em células eucarióticas, a replicação do DNA ocorre no núcleo durante a fase S do ciclo celular. O DNA total da célula é encontrado no núcleo, razão pela qual a replicação ocorre lá.
A replicação do DNA ocorre em várias etapas. Primeiro, o DNA de fita dupla deve ser descompactado e separado. Uma vez separados, os nucleotídeos desemparelhados em cada fita atuam como um molde para que novos nucleotídeos cheguem e se emparelhem. Novas fitas de nucleotídeos são montadas e se tornam covalentemente ligadas às duas fitas únicas e separadas de DNA. Os nucleotídeos se reúnem em uma ordem complementar e se fundem com o DNA de fita simples para formar duas novas fitas filhas de DNA que podem sair da célula.