按照丹佛大学迪克·麦金托什（Dick McIntosh）的说法，细胞分裂的机制远比建造火箭或者超级计算机复杂。首先，细胞需要复制其所有的分子，包括DNA、RNA、蛋白质、脂质等。而在细胞器水平，数百个线粒体、大面积的内质网、新的高尔基体、细胞骨架结构以及几百万个核糖体均需要进行复制，以便子细胞能有足够的资源用来生长与分裂。以上所有过程共同构成了“细胞周期”的概念。我们体内的部分细胞每天都会分裂，而另一部分细胞则可以存活数十年而不再分裂。细胞周期可分为多个阶段，包括分裂间期与有丝分裂期（M期）。细胞周期起始于间期，即两次分裂之间的阶段（约23小时）。M期是原始细胞分裂为两个子细胞的阶段（约1小时）。间期又可以进一步细分为三个不同的时期，包括间隙1（G1期，持续4~6小时），合成阶段（S期，持续12小时）和间隙2（G2期，持续4~6小时）。通常，细胞可在整个间期中持续生长，但DNA复制仅发生于S期。在G1期的末尾存在着一个检查点。如果营养与能量水平不足以进行DNA合成，那么细胞将会进入G0期。2001年，蒂姆·亨特（Tim Hunt）、保罗·奈瑟斯（Paul Nurse）与里兰德·哈特威尔（Leeland Hartwell）因阐明细胞周期的调控机制获得了诺贝尔奖。其中，亨特发现了细胞周期蛋白，该蛋白可在细胞周期的特定阶段进行积聚。一旦达到合适的水平，将“允许”细胞进入下一阶段，同时细胞周期蛋白会被破坏。之后，细胞周期蛋白将再次积累，并且在细胞周期的不同阶段保持特定的含量，只有当细胞周期蛋白达到合适浓度时，细胞才会进入下一阶段。