Quá trình tự nhân đôi của ADN diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn, trong đó:
Nguyên tắc bổ sung là nguyên tắc liên kết giữa một nucleotit với một nucleotit khác đối diện trong cấu trúc vật chất di truyền, trong cơ chế di truyền và biến dị ở cấp độ phân tử. Cụ thể, trong cấu trúc phân tử ADN: nucleotit loại Adenin (A) chỉ liên kết với nucleotit loại Timin (T) bằng hai liên kết hydro; nucleotit loại G (Guanin) chỉ liên kết với nucleotit loại Xytosin (X) bằng ba liên kết hydro.
Nguyên tắc bán bảo toàn (giữ lại một nửa) là nguyên tắc chỉ việc cả hai mạch của ADN mẹ đều được dùng làm khuôn để tổng hợp nên ADN con, và trong hai mạch phân tử ADN con mới được tạo thành có một mạch là của ADN mẹ (mạch làm khuôn), một mạch là mạch mới được tổng hợp.
Nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn giúp cho hai phân tử ADN con được tạo ra hoàn toàn giống nhau và giống với phân tử ADN mẹ.