In eukaryotischen Zellen findet die DNA-Replikation im Zellkern während der S-Phase des Zellzyklus statt. Die gesamte DNA der Zelle befindet sich im Zellkern, weshalb dort die Replikation stattfindet.
Die DNA-Replikation erfolgt in vielen Schritten. Zuerst muss die doppelsträngige DNA entpackt und getrennt werden. Nach der Trennung fungieren die ungepaarten Nukleotide auf jedem Strang als Matrize für neue Nukleotide, die ankommen und sich paaren. Neue Nukleotidstränge werden zusammengesetzt und kovalent an die beiden separaten DNA-Einzelstränge gebunden. Die Nukleotide fügen sich in komplementärer Reihenfolge zusammen und verschmelzen mit der einzelsträngigen DNA, um zwei neue Tochterstränge der DNA zu bilden, die die Zelle verlassen können.