Pembelahan biner adalah bentuk reproduksi aseksual yang digunakan oleh semua organisme prokariotik, dan beberapa organisme eukariotik seperti jamur juga. Selain digunakan untuk menduplikasi seluruh organisme, proses ini juga digunakan di dalam sel organisme eukariotik oleh beberapa organel. Dalam proses ini, dua sel anak diproduksi oleh sel induk tunggal yang secara efektif mengkloning dirinya sendiri. Bakteri Escherichia coli telah digunakan secara luas oleh para peneliti yang mempelajari pembelahan biner, karena bakteri ini memberikan contoh klasik dari metode reproduksi aseksual ini, dan jumlahnya sangat melimpah.
Dalam pembelahan biner, sel mulai dengan menduplikasi DNA untuk membuat dua set lengkap, dan kemudian tumbuh ke ukuran yang jauh lebih besar dari biasanya. Saat sel tumbuh, set DNA bergerak ke ujung sel yang berlawanan. Setelah sel mencapai ukuran yang tepat, ia membelah menjadi dua, menciptakan dua sel anak dengan DNA yang identik. Proses ini secara klasik digunakan ketika suatu organisme hidup di lingkungan yang stabil.
Selain bereproduksi melalui pembelahan biner, banyak prokariota juga dapat bereproduksi secara seksual. Reproduksi seksual penting, karena berkontribusi pada keragaman genetik dengan memadukan gen berbagai individu. Sesi pembelahan biner yang berulang akan mengurangi keragaman genetik, membuat spesies secara keseluruhan sangat rentan untuk dimusnahkan. Reproduksi seksual mencampuradukkan berbagai hal, menjaga spesies tetap beragam dan mendorong perkembangan mutasi yang menguntungkan.
Waktu pembelahan biner penting, karena organisme harus melakukannya pada saat yang tepat. Proses ini sebagian diatur oleh cincin septum, cincin protein yang terbentuk di sekitar bagian tengah sel, mendorongnya untuk membelah secara merata tanpa merusak DNA atau dinding sel. Kesalahan dalam proses fisi dapat menyebabkan pembentukan sel anak dengan DNA yang tidak lengkap, atau salinan tambahan dari gen tertentu. Cincin septal dirancang untuk mencegah hal ini.
Di dalam sel organisme eukariotik, organel seperti mitokondria dapat direproduksi dengan metode ini. Pembelahan biner di dalam sel biasanya terjadi ketika sel sedang dalam proses replikasi dan pembelahan sebagai bagian dari siklus sel. Kesalahan dapat terjadi selama proses ini, menyebabkan masalah dengan sel anak yang dihasilkan selama pembelahan sel. Kesalahan ini dapat menyebabkan kematian sel karena sel baru tidak dapat bertahan hidup sendiri, atau dapat menyebabkan kondisi seperti kanker, yang disebabkan oleh kesalahan pembelahan sel yang menyebabkan proliferasi pertumbuhan sel.