Quá trình phân bào nguyên phân (mitosis) được chia thành bốn giai đoạn chính: kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau và kỳ cuối. Dưới đây là mô tả sự thay đổi của tế bào trong từng giai đoạn:

1. **Kỳ đầu (Prophase)**:
- Tại giai đoạn này, nhân tế bào bắt đầu tan ra, biến mất dần, đồng thời nhiễm sắc chất (chromatin) bắt đầu cuộn chặt lại và tạo thành nhiễm sắc thể (chromosomes). Mỗi nhiễm sắc thể bao gồm hai tại sao (sister chromatids) gắn kết với nhau tại một điểm gọi là tâm động (centromere).
- Các mạch protein gọi là thoi phân bào (mitotic spindle) bắt đầu hình thành từ các trung thể (centrioles) và kéo dài ra nhằm hướng tới các nhiễm sắc thể.

2. **Kỳ giữa (Metaphase)**:
- Tại giai đoạn này, các nhiễm sắc thể sắp xếp ở vị trí giữa của tế bào và tạo thành một hàng dọc trên mặt phẳng gọi là mặt phẳng xích đạo (metaphase plate).
- Các sợi thoi phân bào gắn kết với tâm động trên mỗi nhiễm sắc thể, đảm bảo rằng khi tế bào phân chia, mỗi tế bào con sẽ nhận được một bản sao chính xác của mỗi nhiễm sắc thể.

3. **Kỳ sau (Anaphase)**:
- Ở giai đoạn này, các tâm động của các nhiễm sắc thể bắt đầu tách rời nhau, kéo các tại sao về hai phía đối diện của tế bào.
- Tế bào bắt đầu dài ra do sự kéo căng của các sợi thoi phân bào, giúp các nhiễm sắc thể được phân chia đều về hai phía.

4. **Kỳ cuối (Telophase)**:
- Tại giai đoạn này, các nhiễm sắc thể đã di chuyển hoàn toàn về hai cực của tế bào. Chúng bắt đầu duỗi ra thành nhiễm sắc chất mảnh (chromatin) và nhân lại hình thành hai nhân mới trong tế bào.
- Củng cố lại màn tế bào (nuclear envelope) xung quanh mỗi nhân mới, các sợi thoi phân bào dần tiêu biến. Cuối cùng, tế bào trải qua quá trình nguyên phân (cytokinesis) để tạo ra hai tế bào con riêng biệt.

Trong suốt cuộc phân bào nguyên phân, sự điều hòa nghiêm ngặt của các protein và enzim là rất quan trọng để đảm bảo rằng tế bào con nhận được đúng số lượng nhiễm sắc thể và duy trì sự ổn định di truyền.