La fissió binària s'inicia amb la replicació de l'ADN. En procariotes, la replicació comença en un punt anomenat origen de replicació, on s'obre una forca de replicació. L'ADN se separa en dues cadenes, i cada cadena fa de motllo per la síntesi d'una nova cadena filla complementària. Cada molècula d'ADN circular s'uneix a la membrana cel·lular. La cèl·lula s'elonga, el que fa que els dos cromosomes se separin. Aleshores la membrana cel·lular comença a invaginar-se fins a la divisió de la cèl·lula original en dues cèl·lules idèntiques.
Alguns bacteris es divideixen, en condicions òptimes, a velocitats molt altes. Paradigmàticament Escherichia coli pot arribar a fissionar-se cada 20 minuts anant més ràpid que l'enzim que realitza la duplicació del material genètic la DNApol. Per això una mateixa cadena d'ADN es troba duplicant-se amb més d'un origen de replicació alhora en aquestes condicions.
Als eucariotes la divisió cel·lular és més complexa. Consisteix en la duplicació del material genètic, seguida d'una cariocinesi (divisió del nucli) i d'una citocinesi (divisió del citoplasma) resultant-ne dues cèl·lules filles idèntiques a la cèl·lula progenitora.
