Nội nhân đôi phát sinh do nhiều cơ chế khác nhau, dẫn đến nhiều kiểu khác nhau. Các kết quả nghiên cứu tốt nhất hiện nay về cơ chế quá trình chuyển đổi từ nguyên phân bình thường thành nội nhân đôi chủ yếu là từ các kết quả nghiên cứu về cơ chế này ở các tế bào nang ruồi giấm (Drosophila) theo con đường kích hoạt bằng tín hiệu Notch (Notch signaling).[18] Cơ chế này lại có liên quan đến hoạt động của kinaza phụ thuộc cyclin (cyclin-dependent kinase, viết tắt là CDK) là họ enzym kinase điều hoà chu kỳ tế bào.[19] Còn sự ức chế hoạt động CDK ở pha M lại được thực hiện thông qua kích hoạt phiên mã Cdh / fzr và ức chế chuỗi điều hoà G2-M/ CDC25.[19][20] Trong đó, Cdh / fzr có chức năng kích hoạt phức hợp thúc đẩy kỳ sau (anaphase promoting complex, viết tắt là APC) và phân giải các prôtêin tiếp theo của các cyclin nguyên phân.[21][22] Việc mất kiểm soát phân bào theo cơ chế này đã dẫn đến một hiện tượng được nhân đôi vô tổ chức phổ biến trong các tế bào ung thư. Trong nghiên cứu trên Drosophila, các nhà khoa học đã thấy rằng quá trình này có thể làm hỏng ADN, kích hoạt caspase và gây chết rụng tế bào.[23]