Клетъчният жизнен цикъл се състои от 5 фази, през които се осъществява удвояването на генетичния материал и последващото му разделяне в две нови дъщерни клетки. Обикновено жизненият цикъл на една еукариотна клетка се описва метафорично като действието на часовник.
G1 (gap phase 1) се нарича първа фаза на растеж на клетката. Терминът gap phase всъщност идва от факта, че клетката запълва "празнината" между деленето й и синтеза на ДНК (репликацията). За някои клетки това е най-дългата фаза. Синтезира се енергия за процеса репликация.
S (synthesis) е фаза, в която клетката синтезира копие от генома.
G2 (gap phase 2) е втората фаза на растеж и подготовка за разделяне на новополученото копие на генома. Тази фаза запълва "празнината" между ДНК синтезата и началото на митозата. По време на тази фаза, митохондриите и другите органели на клетката се удвояват и се образуват микротубулите на делително вретено.
G1, S и G2 заедно образуват интерфазата на клетката, частта от клетъчния жизнен цикъл между клетъчните деления.
Съществуват няколко контролни пункта за проверка на генетичния материал. Тези пунктове се намират между G1 и S, между S и G2 и между G2 и M фазите. Те представляват репарационните системи, чрез които се прави проверка за мутации и за това дали всички хромозоми са прикрепени към делителното вретено с помощта на кинетохори.
Митозата е фаза от клетъчния жизнен цикъл, в която делителното вретено се оформя, свързват се хромозомите към него и се разделят сестренските хроматиди в двата полюса. Митозата е основен момент/стъпка от разделянето на удвоения геном в две дъщерни клетки и традиционно е разделена на 5 фази: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза.
Цитокинеза - фаза от клетъчния жизнен цикъл, в която се разделя цитоплазмата, образувайки две дъщерни клетки. При животинските клетки делителното вретено подпомага прищъпване в екваториалната зона на клетката. При клетките с клетъчна стена (растителни клетки) се образува гранична пластина и така се оформят дъщерните клетки.
Продължението на клетъчния жизнен цикъл варива в зависимост от типа клетка. Клетките в животинските ембриони например могат да изпълнят цял жизнен цикъл само за 20 минути. Тези клетки обикновено разделят по-бързо ядрото, отколкото реплицират ДНК, без клетъчен растеж. Половината от жизнения им цикъл се състои от S фаза, а другата половина от М фаза (митоза+цитокинеза), без G1 или G2. Тъй като зрелите клетки се нуждаят от повече време за растеж, при повечето клетъчният цикъл е по-дълъг от този на клетките в ембрионалната тъкан. Типично цикълът на една животинска зряла клетка продължава около 24 часа, но някои клетки като тези в черния дроб, имат клетъчен цикъл по-дълъг и от година. По време на цикъла, растежът се осъществява през фаза G1 и G2, както и през фаза S.
Клетките обикновено спират при фаза G1 преди репликацията на ДНК и влизат във фаза на покой, наречена G0. Клетките биха могли да останат в тази фаза за дни, дори години преди да възвърнат клетъчното си делене. Определени химични съединения наречени митогени карат клетката на навлезе във фаза G1 и да започне жизнения си цикъл.