Les brins complémentaires de l'ADN double brin se répliquent à des vitesses différentes. Sur un brin, le processus de réplication est continu et rapide. Ce brin fille nouvellement formé est appelé brin avancé.

Sur l'autre brin, le processus de réplication est discontinu, relativement lent et commence légèrement plus tard. Ce brin fille est connu sous le nom de brin retardé. L'ADN polymérase ne peut synthétiser l'ADN que dans la direction 5 prime vers 3 prime.

Pour cette raison, le brin avancé est synthétisé en continu. Ainsi, l'ADN polymérase ne peut pas synthétiser l'ADN dans une direction 3 prime vers 5 prime sur le brin retardé. Pour faire face à ce problème, la synthèse de l'ADN est effectuée de manière discontinue dans une direction 5 prime vers 3 prime.

L'enzyme ADN primase, qui est présente proche de l'ouverture de la fourche de réplication, synthétise plusieurs amorces d'ARN sur le brin retardé au fur et à mesure que l'ADN se déroule. L'ADN polymérase synthétise ensuite l'ADN sur l'extrémité de l'amorce jusqu'à ce qu'elle rencontre l'amorce suivante. Ce cycle de synthèse des amorces par la primase et l'élongation subséquente de l'ADN par la polymérase se poursuit le long du brin retardé.

Les fragments courts d'ADN obtenus sont connus comme fragments d'Okazaki. L'enzyme RNase H élimine ensuite les amorces d'ARN intercalées entre les fragments d'Okazaki. Une autre ADN polymérase remplit ensuite les espaces vides laissés après l'élimination des amorces d'ARN.

Cependant, l'ADN polymérase ne peut pas remplir les entailles présentes entre les fragments d'Okazaki. Cette dernière tâche est réalisée par l'enzyme ADN ligase, qui joint l'extrémité 3 prime d'un fragment à l'extrémité 5 prime d'un autre afin de transformer le brin retardé discontinu en un brin continu.