S期，即间隙期，DNA合成期，又称DNA複製期。在这时期DNA含量增加一倍同时也有新的组蛋白合成，与DNA合成有关的酶，组蛋白及其mRNA的含量达到最高点。真核细胞新合成的DNA立刻与组蛋白结合共同组成核小体结构。

一般情况下，细胞一旦进入S期，细胞分裂就会继续进行下去，直到下一周期的G1期。