DNA復制主要包括引發、延伸、終止三個階段。以原核生物DNA復制過程予以簡要說明。
引發
DNA復制始于基因組中的特定位置（復制起點），即啟動蛋白的靶標位點 。啟動蛋白識別“富含AT”（富含腺嘌呤和胸腺嘧啶堿基）的序列，因為AT堿基對具有兩個氫鍵（而不是CG對中形成的三個），因此更易于DNA雙鏈的分離。 一旦復制起點被識別，啟動蛋白就會募集其他蛋白質一起形成前復制復合物，從而解開雙鏈DNA，形成復制叉。復制叉的形成是多種蛋白質及酶參與的較復雜的過程。這些酶包括單鏈DNA結合蛋白（single—stranded DNA binding protein，ssbDNA蛋白）和DNA解鏈酶（DNA helicase）。ssbDNA蛋白是較牢固結合在單鏈DNA上的蛋白質，作用是保證解旋酶解開的單鏈在復制完成前能保持單鏈結構，以四聚體的形式存在于復制叉處，等待單鏈復制后才脫下來，重新循環。因此，ssbDNA蛋白僅保持單鏈的存在，不起解旋作用。 DNA解鏈酶能通過水解ATP獲得能量以解開雙鏈DNA。
DNA解鏈過程 DNA在復制前不僅是雙螺旋而且處于超螺旋狀態，而超螺旋狀態的存在是解鏈前的必須結構狀態，參與解鏈的除解鏈酶外還有一些特定蛋白質，如大腸桿菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部雙鏈解開，就必須有ssbDNA蛋白以穩定解開的單鏈，保證此局部不會恢復成雙鏈。兩條單鏈DNA復制的引發過程有所差異，但是不論是前導鏈還是后隨鏈，都需要一段RNA引物用于開始子鏈DNA的合成。因此前導鏈與后隨鏈的差別在于前者從復制起始點開始按5’→3’持續的合成下去，不形成岡崎片段，后者則隨著復制叉的出現，不斷合成長約2—3kb的岡崎片段。
延伸
多種DNA聚合酶在DNA復制過程中扮演不同的角色。在大腸桿菌中，DNA Pol III是主要負責DNA復制的聚合酶。它在復制分支上組裝成復制復合體，具有極高的持續性，在整個復制周期中保持完整。相反，DNA Pol I是負責用DNA替換RNA引物的酶。 DNA Pol I除了具有聚合酶活性外，還具有5'至3'外切核酸酶活性，并利用其外切核酸酶活性降解RNA引物。 Pol I在DNA復制中的主要功能是創建許多短DNA片段，而不是產生非常長的片段。在真核生物中，Pol α有助于啟動復制，因為它與引物酶形成復合物。Pol ε和Pol δ負責前導鏈的合成。Pol δ還負責引物的去除，而Pol ε也參與復制期間DNA的修復。
在復制叉附近，形成了以兩套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引發體和螺旋構成的類似核糖體大小的復合體，稱為DNA復制體(replisome)。復制體在DNA前導鏈模板和滯后鏈模板上移動時便合成了連續的DNA前導鏈和由許多岡崎片段組成的滯后鏈。在DNA合成延伸過程中主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用。當岡崎片段形成后，DNA聚合酶Ⅰ通過其5'→3'外切酶活性切除岡崎片段上的RNA引物，同時，利用后一個岡崎片段作為引物由5'→3'合成DNA。最后兩個岡崎片段由DNA連接酶將其接起來，形成完整的DNA滯后鏈。
終止
真核生物在染色體的多個點開始DNA復制，因此復制叉在染色體的許多點處相遇并終止。由于真核生物具有線性染色體，DNA復制無法到達染色體的最末端。由于這個問題，在染色體末端的DNA在每個復制周期中都會丟失。端粒是接近末端的重復DNA區域，有助于防止基因丟失。端粒縮短是體細胞中的正常過程，它縮短了子DNA染色體的端粒。因此，在DNA丟失阻止進一步分裂之前，細胞只能分裂一定次數。 在生殖細胞中，端粒酶延伸端粒區域的重復序列以防止降解。
DNA復制的終止發生在特定的基因位點，即復制終止位點。該位點的終止位點序列被與該序列結合的阻止DNA復制的蛋白質識別并結合，阻止了復制叉前進，復制終止。細菌物的DNA復制末端位點結合蛋白又稱Ter蛋白。
因為細菌具有環狀染色體，所以當兩個復制叉在親本染色體的另一端彼此相遇時復制終止發生。大腸桿菌通過使用終止序列來調節該過程，當該序列被Tus蛋白結合時，終止序列僅允許復制叉一個方向的通行。結果，復制叉總是在染色體的終止區域內相遇，導致復制終止 。