A mitose é convencionalmente dividida em quatro períodos, chamados prófase, metáfase, anáfase e telófase, respectivamente. Eles são seguidos pela divisão em duas células-filhas, chamadas de citodiérese.
Prófase
No núcleo pode-se ver gradativamente o delineamento de filamentos coloríveis, ainda alongados e enrolados em bola. A espiralização gradual das fitas de DNA ligadas às proteínas nucleares torna os cromossomos gradualmente identificáveis. Enquanto isso, o nucléolo desaparece, enquanto o centríolo dobra. Os dois centríolos migram para pólos opostos do núcleo, enquanto a dissolução da membrana nuclear começa. No momento da passagem da prófase para a metáfase (já que alguns se identificam separadamente como prometáfase), os cromossomos são encurtados e claramente visíveis, não mais isolados na membrana nuclear; os centríolos estão em pólos opostos, com um fuso de microtúbulos conectando-os a formas meridianas: o nucléolo se dissolveu. O fuso que conecta os centríolos, chamado fuso acromático porque não pode ser colorido (ao contrário dos cromossomos), inclui fibras contínuas (fibras do fuso) e fibras que em seu ponto médio se conectam aos centrômeros dos cromossomos (fibras cromossômicas).
Metafase
Na metáfase, o fuso é claramente distinguido, com todos os cromossomos dispostos no plano equatorial, denominado placa equatorial. Nesse momento, os cromossomos estão em seu encurtamento máximo. É o momento em que a célula é fixada para contar e identificar os cromossomos. Cada cromossomo aparece claramente composto por dois filamentos idênticos (cromátides), mantidos juntos em um ponto denominado centrômero ( as duas cromátides são o resultado da reduplicação) .O centrômero é o único ponto de contato, como uma espécie de adesão entre duas plaquetas. Todos os centrômeros estão ligados ao ponto central das fibras cromossômicas do fuso acromático (é por isso que os cromossomos estão na posição equatorial).
Anáfase
No final da metáfase, nota-se que cada centrômero dobra, com cada metade migrando ao longo do fuso na direção de seu respectivo pólo. Nesse ponto, as cromátides, arrastadas por seus respectivos centrômeros, separam-se claramente em dois grupos: cada cromátide assim separada, por assim dizer, atingiu a maioridade: doravante é um cromossomo destinado à respectiva célula filha.
Telófase
Os cromossomos separados em dois grupos idênticos voltam a se despiralizar, reconstituindo o núcleo de duas novas células; o derretimento acromático se dissolve.
Citodierese
O citoplasma também se divide por estrangulamento gradual, atribuindo às duas células filhas as respectivas proporções de volume e organelas celulares. Em particular, cada célula filha deve receber pelo menos uma mitocôndria, visto que recebeu um centríolo (são, como já mencionamos, estruturas com continuidade genética própria).
Deve-se notar que no reino vegetal, embora as características gerais da mitose sejam respeitadas, existem algumas diferenças. Em primeiro lugar, faltam os centríolos: nos pólos do fuso existem espaços opticamente vazios, chamados centrossomas, dos quais irradiam os microtúbulos. Além disso, no momento da citodierese, em que a atribuição de um plastídio (devido à sua continuidade genética) também deve ser assegurada a cada célula filha, a separação das células filhas ocorre não por estrangulamento, mas pela formação de um septo, primeiro apenas de plasmalema, depois com subsequente interposição da parede celular.
A base genética é representada pela "alternância entre uma duplicação do material genético (reduplicação do DNA, ou seja, duplicação de cada cromossomo em duas cromátides iguais, unidas pelos centrômeros), e uma redução pela metade (separação dos centrômeros, migração das duas cromátides na direção oposta para constituir os dois novos núcleos iguais).
Visto que, como veremos, os cromossomos estão presentes em pares de homólogos (vindos respectivamente dos gametas), vemos que imediatamente após a divisão o número de fitas cromossômicas é um par para cada tipo de cromossomo. Chamando n o número de diferentes tipos de cromossomos característicos de uma única espécie, o conjunto cromossômico normal após a mitose é formado por n pares de cromossomos homólogos (2n cromossomos = célula diplóide).
Após a fase S, entretanto, cada cromossomo terá dobrado. Na verdade, para poder dar a cada célula filha 2n cromossomos, é necessário ter 4n cromátides. Desta forma, vemos que a reduplicação e a mitose se alternam entre as fitas 4n e 2n do DNA.
