Pembelahan sel adalah proses yang dilalui sel untuk membelah. Sel dapat membelah karena beberapa alasan, dan ada dua jenis pembelahan sel tergantung pada tujuannya. Pembelahan sel yang terkait dengan reproduksi seksual adalah satu jenis, yang disebut meiosis. Jenis lainnya, pembelahan sel yang terkait dengan pertumbuhan dan penggantian atau perbaikan sel, disebut mitosis. Dalam kedua jenis pembelahan sel, nukleus membelah dan DNA direplikasi.
Pembelahan sel yang disebut mitosis menghasilkan sel anak yang memiliki semua materi genetik sel induk — satu set lengkap kromosom. Namun, kromosom bukan satu-satunya bahan yang perlu dibagi dan dipindahkan ke sel anak: ada sitoplasma dan membran sel untuk membelah juga. Sitokinesis adalah proses membagi sitoplasma dan membran sel, dan proses ini dapat mengikuti segera setelah mitosis atau terjadi secara terpisah, tergantung pada organisme yang terlibat. Bersama-sama, kedua proses ini membentuk fase mitosis dari siklus sel.
Fase pembelahan sel adalah profase, metafase, anafase, dan telofase, dan ini terjadi pada mitosis dan meiosis. Fase kelima yang disebut prometafase yang terjadi antara profase dan metafase ditentukan oleh beberapa, tetapi tidak semua sumber. Interfase, yang bukan bagian dari mitosis, adalah tahap persiapan di mana sel induk membuat salinan materi genetiknya sehingga setiap sel anak dapat memiliki satu set lengkap. Oleh karena itu, mitosis adalah proses yang berkelanjutan dan berulang, bergantian dengan interfase.
Meiosis, di sisi lain, mengurangi jumlah kromosom hingga setengahnya, sehingga, misalnya, sel telur dan sperma manusia, yang disebut gamet, masing-masing memiliki 23 kromosom dan dapat bergabung untuk menghasilkan zigot dengan 46. Ini memiliki dua fase pembelahan, sedangkan mitosis hanya memiliki satu. Meiosis pada hewan disebut gametogenesis, khususnya spermatogenesis, menghasilkan sperma, pada pria dan oogenesis, menghasilkan telur atau ovum, pada wanita. Dalam keadaan tidak menyatu, sel telur dan sperma disebut sel haploid – hanya memiliki satu set kromosom, dan mereka menjadi diploid – memiliki sepasang setiap jenis kromosom – lagi ketika mereka bersatu selama pembuahan.
Meiosis secara khusus bekerja untuk menggabungkan materi genetik dari dua individu. Ketika hanya ada satu induk dalam siklus reproduksi — misalnya, pada pakis, yang berkembang biak melalui spora — sel anak harus memiliki materi genetik lengkap — semua kromosom — dari sel induk. Oleh karena itu, dalam hal penciptaan spora — sporogenesis — reproduksi dilakukan tanpa meiosis.