La réplication est le processus au cours duquel l'ADN est synthétisé grâce à l'ADN polymérase. Ce mécanisme permet d'obtenir, à partir d'une molécule d'ADN, deux molécules identiques à la molécule initiale.

Puisque les deux chaînes de l'ADN ancien se séparent et que deux nouvelles molécules sont formées, on qualifie ce processus de semi-conservateur.

L'ADN a l'importante caracteristique de pouvoir être reproduit à l'identique, ce qui permet à l'information génétique de se transmettre d'une cellule mère aux cellules filles lors de la division cellulaire. La molécule d'ADN s'ouvre comme une fermeture éclair (ou tirette — par rupture des liaisons hydrogènesde liaisons failibérant deux brins complémentaires. Chaque brin solitaire catalyse alors la synthèse de sa moitié manquante, intégrant, selon la règle de complémentarité des bases, des nucléotides qui sont dispersés dans le noyau. Ainsi, chaque nouvelle molécule est identique à la molécule d'ADN initiale.

La réplication va commencer à des endroits précis : les origines de réplication. Des protéines, les facteurs d'initiation de la réplication vont reconnaître ces endroits. Le rôle de ces facteurs d'initiation est de faciliter la fixation d'autres protéines qui elles aussi vont se fixer à ces origines de réplication. Ces protéines permettent l'ouverture des deux brins de l'ADN et ainsi "faire apparaître" des fourches de réplication.

Un grand nombre de protéines interviennent dans le mécanisme moléculaire de la réplication de l’ADN formant le complexe enzymatique de réplication, appelé réplisome[1]. Les enzymes et protéines intervenant dans la réplication de l’ADN sont homologues chez les eucaryotes et chez les Archaea mais ont des séquences en acides aminés très différentes chez les bactéries. Toutefois, au niveau fonctionnel comme au niveau structural, on retrouve des homologies frappantes entre les protéines bactériennes et les protéines eucaryotes, ce qui indique que les mécanismes de réplication sont