• Quá trình xâm nhập ban đầu của MP3 thực hiện nhờ protein P3 của nó gắn vào thụ thể ở đầu sợi pilus F ở màng tế bào chủ Escherichia coli (vật chủ đặc trưng của nó), kích thích tế bào chủ tiết ra enzym tự phân huỷ lớp vỏ prôtêin của nó, nhờ đó ADN của nó (sợi cha mẹ) xâm nhập vào tế bào chất. Sau đó, quá trình nhân đôi ADN M13 ở E. coli theo các bước chính như sau.

1. ADN ban đầu của nó gọi là sợi cha mẹ (parental replicative, viết tắt là RF) kí hiệu là "+", sau khi đã ở tế bào chất của vật chủ, thì chuỗi bổ sung (kí hiệu là "-") được tổng hợp ra nhờ các enzyme của vật chủ, gồm ADN gyraza (một loại topôizômeraza II) xúc tác cho sự hình thành các siêu xoắn âm của ADN (nghĩa là được tháo xoắn) và enzym ADN pôlymeraza xúc tác chính cho nhân đôi.
2. Cơ chế nhân đôi - về cơ bản - diễn ra theo cơ chế nhân đôi của ADN vòng.
3. Sản phẩm cuối cùng là ADN đã nhân đôi gồm "chuỗi dương" (+) RF và "chuỗi âm" (-).
4. Một protein của nó là P2 chọn chuỗi (+) ở đầu 3'-hydroxyl của RF, hoạt động như một mồi để khởi tạo ra chuỗi mới.
5. Chuỗi âm của RF được chọn làm khuôn mẫu của phiên mã, tổng hợp ra các mARN của nó, từ đó tạo thành nhiều protein của nó, đều nhờ bộ máy phiên mã và dịch mã có sẵn trong vật chủ.

• Trong số các protein được tạo ra trong tế bào chất của tế bào chủ có P2, P5 và P10, trong đó:

- P5 liên kết với ADN sợi đơn mới để ngăn chặn chuyển đổi sang ADN RF, tạo thành phức hợp cấu trúc P5-ADN.

- Khi P5 đạt đến nồng độ nhất định (gọi là "critical concentration" tức nồng độ tới hạn) thì quá trình tổng hợp DNA RF ngừng. Sao chép DNA chuyển sang tổng hợp chuỗi dương (+) đơn.

• Trước khi thoát ra ngoài, nó tự lắp ráp "cơ thể" thành một vỏ bọc (capsid) xoắn bao bên ngoài ADN của nó, khi đó mỗi "cơ thể" có cấu trúc dạng sợi, chiều dài 760-1950 nm và rộng (đường kính) 6-8 nm. Sự lắp ráp diễn ra tại màng trong của tế bào vật chủ.[9]