• Ở sinh vật nhân thực, một chu kỳ tế bào bình thường là một vòng đời của tế bào lưỡng bội (2n), gồm bốn giai đoạn (pha) theo thứ tự lần lượt là: G1 – S – G2 – M, trong đó:[4]

- G1 (viết tắt từ "grow 1") là pha sinh trưởng 1 của tế bào;

- S (viết tắt từ "synthesis") là pha sinh tổng hợp các chất, trong đó có tổng hợp ADN (hay nhân đôi ADN);

- G2 (viết tắt từ "grow 2") là pha sinh trưởng tiếp theo của tế bào sau khi nhân đôi ADN và chuẩn bị cho tế bào "mẹ" chia thành hai tế bào "con";

- M (viết tắt từ "mitosis") là pha nguyên phân, gồm bốn kì chính (kì đầu, kì giữa, kì sau và kì cuối).

Trong sinh học phổ thông, để cho đơn giản và dễ hiểu thì ba pha đầu (G1, S và G2) gọi chung là kỳ trung gian, còn pha sau (M) gọi là nguyên phân.[5]

• Sau khi một tế bào nhân thực tiến hành phân bào xong, thì nhiễm sắc thể được nhân đôi một lần (và chỉ một lần mà thôi trong mỗi chu kỳ tế bào) rồi các nhiễm sắc thể phân li một lần. Kết quả là từ một tế bào "mẹ" có 2n nhiễm sắc thể sẽ sinh ra hai tế bào "con" cũng có 2n nhiễm sắc thể như của "mẹ" (xem trang Nguyên phân).
• Tuy nhiên, do có sự can thiệp của tác nhân nào đó mà các ADN ở nhiễm sắc thể của tế bào mẹ trong pha S đã nhân đôi rồi lại nhân đôi nữa, gây ra hiện tượng tái nhân đôi ADN ("DNA rereplication"). Trong hầu hết các mô này có phản ứng phá hủy ADN, từ đó làm tế bào chết rụng (apoptosis).[1]
• Cũng có trường hợp khác trên, đó là nguyên phân hoàn thành, các nhiễm sắc thể phân li, nhưng quá trình phân chia tế bào (cytokinesis) không xảy ra, nên kết quả là tế bào "mẹ" không sinh con mà lại có số nhiễm sắc thể tăng bội.[2] Kết quả có thể là tạo ra một quần thể tế bào có bộ nhiễm sắc thể gấp đôi với hàm lượng ADN tăng bội gọi là mô nội đa bội" (endopolyploidy).[6]
• Ngoài ra, cũng còn có một số trường hợp khác nữa, ít gặp nên không đề cập.

Nội nhân đôi không phải bao giờ cũng do đột biến gây ra và không phải bao giờ cũng có hại (xem mục dưới đây).[7]