Empat fase pembelahan mitosis adalah profase, metafase, anafase, dan telofase.

1. Profase

Pada fase ini serat-serat kromatin akan terkumpul lebih rapat, inti selnya akan menghilang, setiap kromosom yang terduplikasi terlihat sebagai dua kromatid sama yang terhubung papa bagian sentromernya dan sepanjang lengannya.

Gelondong mitotik juga mulai terbentuk, yang terdiri atas sentrosom serta mikrotubulus yang menjulur dari sentrosom. Sentrosom-sentrosom tersebut bergerak saling menjauh menjauh, yang didorong oleh mikrotubulus yang memanjang diantaranya.

2. Prometafase

Pada tahap prometafase ada beberapa hal yang terjadi seperti:

a. Selaput nukleusnya terfragmentasi,

b. Mikrotubulus yang memanjang dari masing-masing sentrosom sekarang dapat memasuki wilayah nucleus,

c. Kromosomnya semakin terkondensasi,

d. Masing-masing dari kedua kromatid pada setiap kromosom memiliki kinetokor, yaitu struktur protein terspesialisasi yang terletak pada sentromer,

e. Beberapa mikrotubulus yang melekat pada kinetokor akan menarik kromosom maju-mundur,

f. Mikrotubulus nonkinetokor akan berinteraksi dengan sejenisnya yang berasal dari kutub gelondong yang bersebrangan.

3. Matafase

Metafase merupakan tahap pembelahan mitosis yang paling lama, berlangsung sekitar 20 menit. Dalam tahap ini ditandai dengan kromosom akan bergerak menuju ekuator sel atau yang sering dikenal dengan lempeng metafase. Pada tahap ini, membran akan benar-benar menghilang serta benang-benang gelondong akan mencapai sentromer kromosom.

4. Anafase

Berkebalikan dengan metafase, tahap anafase ini merupakan tahap mitosis yang paling pendek, hanya berlangsung selama beberapa menit.

Pada tahap anafase ini, kromatid-kromatid yang bersaudara akan memisahkan diri dari sentromernya sehingga disebut kromosom. Setiap kromosom akan ditarik kearah kutub oleh benang-benang mitosis atau yang sering disebut serabut kinetokor.

Pada tahap ini sel akan memanjang saat mikrotubulus nonkinetokor memanjang, dan pada akhir anafase, kedua ujung sel akan memiliki koleksi kromosom yang sama dan lengkap.

5. Telofase

Pada tahap ini, dua nukleus anakan akan terbentuk di dalam sel, kromosom akan mulai terlepas. Telofase sendiri sering ditandai dengan dimulainya sitokinesis. Pada sel hewan, sitokinesis dimulai dengan terbentuknya pembelahan atau lekukan di bagian tengah yang membagi sel menjadi dua.

Sedangkan pada sel tumbuhan, sitokinesis ditandai dengan serangkaian vesikula yang terbentuk di bagian ekuator sel, yang terus terjadi sampai sel terbagi dua. Pada akhir tahap telofase dihasilkan dua sel anakan yang sama dengan sel induknya.