Während des Zellzyklus findet die DNA-Replikation während des S-Phasen-Teils der Interphase statt. Die Interphase tritt zwischen den Zellteilungen auf und ist ein notwendiger Vorläuferschritt für die Zellteilung.
Die Interphase ist in drei aufeinanderfolgende Phasen unterteilt: die G1-Phase, die S-Phase und die G2-Phase. Die flankierenden G-Phasen beinhalten das Zellwachstum und die Vorbereitung für die stattfindende Teilung der Zelle; das "G" in der G-Phase steht für Wachstum. Zwischen diesen Wachstumsperioden durchläuft die Zelle die Synthese- oder S-Phase. Während der S-Phase werden die Chromosomen innerhalb der Zelle kopiert, so dass die geteilten Zellen übereinstimmende DNA-Kopien haben. Die Zelle durchläuft dann die sichtbarer aktiven Phasen der Zellteilung: Prophase, Anaphase, Telophase und Zytokinese.
Typische menschliche Zellen benötigen etwa 24 Stunden, um einen vollständigen Zyklus der Zellreplikation und -teilung abzuschließen. Der längste Teil dieses Prozesses ist die Interphase, die etwa 23 Stunden dauert. Die Replikation der Chromosomen während der S-Phase dauert etwa 8 Stunden. Andere Zelltypen schließen die Zellteilung schneller ab; Beispielsweise kann während der frühen Embryonalentwicklung der komplette Zellzyklus in etwa 30 Minuten ablaufen. Bei diesen schnellen Zellteilungen werden die Wachstumsphasen oft übersprungen oder drastisch verkürzt und die Replikation erfolgt schneller. Auch wenn die G1- und G2-Phasen nicht auftreten, muss die Zelle die S-Phase der Interphase abschließen, um ihre DNA vor der Teilung zu replizieren.
