La mayoría de las bacterias se replican a través de un proceso conocido como fisión binaria. Una bacteria comienza creciendo aproximadamente al doble de su tamaño normal y replicando su material genético, luego se divide en dos células idénticas.
Antes de que una célula bacteriana se divida en dos, debe crear dos copias idénticas de su ADN y enviar una copia a cada lado de la célula. Esto ocurre al mismo tiempo que la célula aumenta de volumen al replicar también sus proteínas y otras estructuras celulares. Una vez que se ha dividido el ADN, una pared celular especial, conocida como la placa ecuatorial, comienza a crecer parcialmente a través de la célula bacteriana original. La placa ecuatorial eventualmente crece a través de la célula, dividiéndola en dos.
La fisión binaria es un proceso muy rápido. Cuando las condiciones son correctas, lo que para la mayoría de las especies bacterianas significa que la temperatura es cálida y hay mucha humedad disponible, las bacterias se pueden dividir una vez cada 20 minutos. Esto permite que las poblaciones bacterianas aumenten exponencialmente, ya que cada división lleva a una duplicación en el número de bacterias presentes.
Algunas especies de bacterias se replican por métodos distintos a la fisión binaria. Algunas cianobacterias se replican mediante un proceso llamado brote, en el cual una pequeña bacteria de descendencia crece como un brote en una bacteria más grande y madura antes de separarse por sí sola.