代代相传，基因组 DNA 必须完好无损且无错误。然而，每天，细胞中的 DNA 都会因自然原因和外部因素而经历数千到一百万次破坏性事件。电离辐射（如紫外线）、细胞呼吸过程中产生的自由基以及代谢反应的水解损伤可以改变 DNA 的结构。造成的损害包括单碱基改变、碱基二聚化、断链和交联。

化学修饰的基因组 DNA 可在转录和翻译成蛋白质的过程中导致错误。如果受损的 DNA 在细胞分裂前没有得到修复，基因组突变可以转移到下一代细胞中。其中一些突变会导致细胞生长不受控制，从而发展成癌症。

该细胞已经开发出强大的系统来检测和修复 DNA 损伤。DNA 损伤可以通过酶来修复，这些酶可以直接在单个反应中逆转化学变化。例如，光解酶利用紫外线辐射通过打开将胸腺嘧啶二聚体固定在一起的环丁烷部分来分裂胸腺嘧啶二聚体。

其他形式的修复遵循一个多步骤的过程，其中

1. 检测到 DNA 中的化学修饰
2. 受损的碱基或区域被移除
3. 合成新的 DNA

如果损伤无法修复，细胞可能会衰老或发生细胞凋亡。衰老是细胞进入不可逆休眠状态的一种状态，即它不能再进行细胞分裂，其细胞周期无限期停止。细胞凋亡是指程序性细胞死亡，其中称为 caspase 的蛋白质会降解细胞存活所需的细胞成分。随后 DNA 被 DNase 消化，这会导致细胞缩小并将信号传递给一组称为巨噬细胞的白细胞，巨噬细胞吞噬并清除细胞碎片。