在分子生物學中，DNA復制是從一個原始DNA分子中產生兩個相同的DNA復制體的生物學過程。DNA復制發生在所有生物中，是生物遺傳最重要的部分。該細胞具有獨特的分裂特性，這使得DNA復制必不可少。

DNA由兩條互補鏈的雙螺旋結構組成。復制期間，這些鏈被分離。然后，原始DNA分子的每條鏈都用作產生其對應物的模板，此過程稱為半保守復制。由于半保守復制，新螺旋將由原始DNA鏈和新合成的鏈組成。細胞校對和錯誤檢查機制可確保DNA復制的逼真度接近完美。

在細胞中，DNA復制始于基因組中的特定位置或復制起點。在起源處解開DNA并合成新鏈，由稱為解旋酶的酶調節，導致復制叉從起源方向雙向生長。許多蛋白質與復制叉有關，以幫助DNA合成的起始和繼續。最突出的是，DNA聚合酶通過添加核苷酸來合成新鏈補充每個（模板）鏈。DNA復制發生在相間的S期。

DNA復制（DNA擴增）也可以在體外（人為地在細胞外）進行。從細胞和人工DNA引物中分離出的DNA聚合酶可用于以模板DNA分子中的已知序列開始DNA合成。聚合酶鏈反應（PCR），連接酶鏈反應（LCR）和轉錄介導的擴增（TMA）是示例。

DNA以雙鏈結構存在，兩條鏈都纏繞在一起形成特征性的雙螺旋。DNA的每條單鏈都是四種核苷酸的鏈。DNA中的核苷酸含有脫氧核糖、磷酸和核堿基。四種類型的核苷酸分別對應腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶的四個核堿基 ，通常縮寫為A、C、G和T.腺嘌呤和鳥嘌呤是嘌呤堿基，而胞嘧啶和胸腺嘧啶是嘧啶。這些核苷酸形式磷酸二酯鍵，形成DNA雙螺旋的磷酸-脫氧核糖主鏈，其核堿基指向內（即，指向相對鏈）。核堿基通過氫鍵在鏈之間匹配，形成堿基對。腺嘌呤與胸腺嘧啶配對（兩個氫鍵），鳥嘌呤與胞嘧啶配對（三個氫鍵）。

DNA鏈具有方向性，單鏈的不同末端稱為“ 3'（三引物）末端”和“ 5'（五引物）末端”。按照慣例，如果給出了一條DNA單鏈的堿基序列，則該序列的左端是5'端，而序列的右端是3'端。雙螺旋的鏈反平行，其中一個為5'至3'，相反的鏈為3'至5'。這些術語是指脫氧核糖中的碳原子，鏈中的下一個磷酸鹽與之相連。方向性對DNA合成有影響，因為DNA聚合酶可以通過向DNA鏈的3'末端添加核苷酸來僅在一個方向上合成DNA。

DNA中互補堿基的配對（通過氫鍵）意味著每條鏈中包含的信息是多余的。磷酸二酯（鏈內）鍵比氫（鏈間）鍵強。這允許線股彼此分開。因此，單鏈上的核苷酸可用于重建新合成的伴侶鏈上的核苷酸。

DNA聚合酶是執行所有形式DNA復制的酶家族。DNA聚合酶通常不能啟動新鏈的合成，而只能延伸與模板鏈配對的現有DNA或RNA鏈。要開始合成，必須創建稱為引物的RNA短片段，并將其與模板DNA鏈配對。

DNA聚合酶通過延伸現有核苷酸鏈的3'端來添加一條新的DNA鏈，并通過創建磷酸二酯鍵一次添加與模板鏈匹配的新核苷酸。DNA聚合過程中的能量來自與每個未結合的堿基相連的三種磷酸酯之間的高能磷酸酯（磷酸酐）鍵的水解。帶有磷酸基的游離堿稱為核苷酸;?特別地，具有三個連接的磷酸酯基團的堿稱為三磷酸核苷。當將核苷酸添加到生長的DNA鏈中時，核苷酸的近端磷酸酯與生長鏈之間的磷酸二酯鍵的形成伴隨著高能磷酸酯鍵的水解，同時釋放出兩個遠端的焦磷酸鹽。將所得的焦磷酸鹽酶促水解為無機磷酸鹽會消耗第二個高能磷酸鹽鍵，并使反應有效不可逆。

通常，DNA聚合酶具有很高的準確性，每10?⁷個核苷酸的固有錯誤率小于一個錯誤。此外，某些DNA聚合酶也具有校對能力；它們可以從生長鏈的末端去除核苷酸，以糾正錯配的堿基。最后，復制后錯配修復機制可監測DNA的錯誤，能夠將新合成的DNA鏈中的錯配與原始鏈序列區分開。這三個辨別步驟共同使每10?⁹個核苷酸添加的復制保真度小于一個錯誤。

首先測量活細胞中DNA復制的速率，作為噬菌體感染的大腸桿菌中噬菌體T4 DNA伸長的速率。在37°C的指數DNA增長期間，速率為每秒749個核苷酸。

有許多事件導致復制壓力，包括：

• 核糖核苷酸的錯誤摻入
• 不尋常的DNA結構
• 復制和轉錄之間的沖突
• 基本復制因子不足
• 常見的脆弱地點
• 癌基因的過表達或組成性激活
• 染色質難以接近

研究人員通常使用聚合酶鏈反應（PCR）在體外復制DNA?。PCR使用一對引物跨越模板DNA中的目標區域，然后使用熱穩定的DNA聚合酶在每個方向上從這些引物聚合伴侶鏈。通過多個循環重復此過程可擴增目標DNA區域。在每個循環的開始，將模板和引物的混合物加熱，分離出新合成的分子和模板。然后，隨著混合物冷卻，這兩個都成為新引物退火的模板，聚合酶從這些引物延伸。結果，目標區域的副本數每輪增加一倍，呈指數增長。