Клітини розмножуються двома способами: прямим і непрямим поділом. Більшість клітин організму розмножується непрямим поділом (мітоз). Сукупність змін, які відбуваються в клітині перед поділом і під час його, називається мітотичним циклом, у якому розрізняють чотири періоди: 1) власне мітотичного поділу; 2) постмітотичного; 3) редуплікації ДНК; 4) накопичення енергії. Період власне мітотичного поділу найкоротший — не більше ніж 5 % часу в циклі. У цей період клітина ділиться на дві дочірні. В постмітотичний період, який може тривати кілька годин, нарощується маса клітин. Після цього настає період редуплікації ДЯК,під час якого посилюється синтез білка, відбувається подвоєння ДНК, . В останній, четвертий період, накопичується енергія, необхідна для дальшого процесу.Поряд із мітозом може відбуватися і прямий поділ клітин (амітоз), коли клітина поступово ділиться навпіл і з неї утворюються дві дочірні.
Мітоз (каріокінез) відбувається в чотири етапи: профаза, метафаза, анафаза і телофаза (рис. 3).
Під час профази в клітині набухає ядро, хроматин із зерен перетворюється на суцільну нитку, згортаючись при цьому в рухливий клубок.Далі з хроматинових ниток виникають хромосоми, кожна з яких поділяється на дві дочірні. За цієї фази каріолема розчиняється, зникає ядерце, центросома ділиться на дві центріолі, які розходяться по полюсах клітини.У метафазі центріолі займають своє постійне місце на полюсах клітини й після цього формується ахроматинове веретено, яке складається з багатьох ниточок, що утворилися з ахроматинової речовини ядра. Одним кінцем ці ниточки прикріплюються до центріолі, а іншим — до середини хромосоми. Хромосоми ж на цей час розташовуються в центральній частині клітини, у вигляді фігури, схожої на зірку. Під кінець цієї фази хромосоми стають коротшими й товщими, починають поздовжньо ділитися на дві дочірні, але по екватору вони ще з'єднані між собою.В анафазі дочірні хромосоми завдяки накручуванню на центріолі ниток ахроматинового веретена розходяться до протилежних полюсів, утворюючи при цьому фігуру подвійної зірки.У телофазі дочірні хромосоми збираються докупи, ущільнюються й утворюють нові ядра, в яких з'являються каріолема та ядерце. Водночас відбувається перетягування в екваторіальній зоні тіла клітини й утворюються дві самостійні дочірні клітини.