El ciclo celular se puede considerar como el principio y la conclusión de la etapa de la telofase en la mitosis (M), después de la cual la célula entra en la interfase. La interfase se subdivide en tres fases: fase G₁ (hendidura o brecha), momento en que se inicia la síntesis de macromoléculas esenciales para la duplicación del DNA, fase S, durante la cual se duplica el DNA, y fase G₂, en la cual la célula efectúa los preparativos para la mitosis.

Las células que se han diferenciado mucho después del último suceso mitótico pueden dejar de experimentar mitosis, ya sea de manera permanente (p. ej. linfocitos periféricos), y vuelven al ciclo celular más adelante. Se dice que las células que han dejado el ciclo celular se encuentran en etapa de reposo, o sea fase G₀ (externa).

Interfase

Fase G₁

Las células hijas formadas durante la mitosis entran en la fase G₁. Durante esta fase sintetizan RNA, proteínas reguladoras esenciales para la replicación del DNA y enzimas necesarias para efectuar estas actividades sintéticas. Por tanto, se restaura a lo normal el volumen celular, que se había reducido al dividirse la célula a la mitad durante la mitosis. Por añadidura, los nucléolos se restablecen durante la fase G₁. Es durante este tiempo en el que los centríolos empiezan a duplicarse, proceso que termina en la fase G₂.

Parece ser que los sucesos claves en el ciclo celular se encuentran bajo el control de ciertas cinasas de proteínas. Una de ellas, llamada p34, posiblemente la proteína "desencadenante" que funciona para iniciar la mitosis, se produce durante la etapa G₁. También durante este tiempo se producen un pequeño grupo de proteínas denominadas ciclinas, que influyen en la actividad de estas cinasas. Se especula que, una vez que una cinasa ha quedado activada por una ciclina, fosforila a una proteína blanco e impulsa a la célula hacia otra fase. Hace poco se encontraron otras proteínas del tipo de las ciclinas que activan a la cinasa del p34, o a otras cinasas de este tipo, que pueden desencadenar la actividad de la célula o impulsarla para que entre en la fase S. Quizá otras de estas reacciones de cinasa incluyan al activador de fase S, al factor de retraso de fase M y al factor promotor de la fase M que se describieron con anterioridad.

Las células que producen estas ciclinas llegan a cierto momento de restricción desde el punto de vista fisiológico, y pueden proceder hasta la siguiente fase del ciclo celular. Las que no producen las ciclinas o las cinasas apropiadas no llegan al punto de restricción, por lo que son incapaces de progresar por el ciclo celular y se convierten en células en reposo en la fase G₀.

Fase S

El genoma se duplica durante la fase S, que es la fase sintética del ciclo celular. Todas las nucleoproteínas necesarias, con inclusión de las histonas, se importan e incorporan en la molécula de DNA que constituye el material cromatínico. Las células contienen en este momento el doble de DNA de su complemento normal. Varía del mismo modo la cantidad de DNA presente en las células autosómicas y germinales. Las células autosómicas contienen la cantidad diploide (2n) del DNA antes de la fase sintética (S) del ciclo celular, en la cual la cantidad de DNA (2n) se duplica (4n) como preparación para la división celular. En contraste, las células germinales producidas en la meiosis poseen el número haploide (1n) de cromosomas, y también la cantidad de DNA haploide (1n).