Tế bào thai nhi bình thường điển hình của con người sẽ phân chia từ 50 đến 70 lần trước khi bị lão hóa. Khi tế bào phân chia, các telomere ở hai đầu của nhiễm sắc thể sẽ rút ngắn. Giới hạn Hayflick là giới hạn sao chép tế bào đạt được trong quá trình rút ngắn telomere với mỗi phần. Giai đoạn cuối này được gọi là lão hóa tế bào.

Giới hạn Hayflick đã được phát hiện có mối tương quan với chiều dài của vùng telomere ở cuối nhiễm sắc thể. Trong quá trình sao chép DNA của nhiễm sắc thể, các đoạn DNA nhỏ trong mỗi telomere không thể được sao chép và bị mất.[8] Điều này xảy ra do tính chất sao chép DNA không đồng đều, trong đó các chuỗi dẫn và trễ không được sao chép đối xứng.[9] Vùng telomere của DNA không mã hóa cho bất kỳ protein nào; nó chỉ đơn giản là một mã lặp đi lặp lại trên vùng kết thúc của nhiễm sắc thể nhân chuẩn tuyến tính. Sau nhiều lần phân chia, các telomere đạt đến độ dài tới hạn và tế bào trở nên lão hóa. Tại thời điểm này, một tế bào đã đạt đến giới hạn Hayflick.[10][11]

Hayflick là người đầu tiên báo cáo rằng chỉ có các tế bào ung thư là bất tử. Điều này không thể được chứng minh cho đến khi ông chứng minh rằng chỉ có các tế bào bình thường là không bất tử.[1][2] Lão hóa tế bào không xảy ra ở hầu hết các tế bào ung thư do sự biểu hiện của một enzyme gọi là telomerase. Enzyme này mở rộng telomere, ngăn chặn việc rút ngắn telomere của tế bào ung thư và mang lại cho chúng khả năng sao chép vô hạn.[12] Một phương pháp điều trị ung thư được đề xuất là sử dụng các chất ức chế telomerase sẽ ngăn chặn sự phục hồi của telomere, cho phép tế bào ung thư chết như các tế bào cơ thể khác.[13]