Nguyên phân là quá trình phân chia của tế bào nhân thựctrong đó nhiễm sắc thể nằm trong nhân tế bào được chia ra làm hai phần giống nhau và giống về số lượng và thành phần của nhiễm sắc thể trong tế bào mẹ. Xảy ra cùng với nguyên phân là sự phân chia tế bào chất, các bào quan và màng nhân thành ra hai tế bào với thành phần bằng nhau. Nguyên phân và phân bào chia bào chất cùng được gọi là kì nguyên phân của chu kỳ tế bào - sự phân chia của tế bào mẹ thành hai tế bào giống hệt nhau và giống cả tế bào mẹ. Kì này chỉ chiếm 10% trong chu trình tế bào.
Nguyên phân xảy ra hầu hết ở các tế bào nhân thực nhưng khác cơ chế ở một số loài. Ví dụ, những động vật phân chia theo lối nguyên phân mở, màng nhân sẽ tiêu biến sau đó nhiễm sắc thể tách đôi ra, trong khi ở nấm, men thì lại phân chia theo lối nguyên phân kín, nơi mà nhiễm sắc thể phân chia trong nhân tế bào. Ở động vật nhân sơ, tế bào không có nhân hay nhân không hoàn chỉnh thì quá trình phân chia diễn ra theo lối trực phân.
Quá trình nguyên phân xảy ra vô cùng phức tạp. Những bước của quá trình được chia thành các kỳ, mỗi kỳ bắt đầu và kết thúc nối tiếp nhau. Các kỳ bao gồm: kỳ trung gian, kỳ đầu,kỳ giữa, kỳ sau và kỳ cuối. Trong suốt giai đoạn nguyên phân các cặp nhiễm sắc thể co xoắn và bám vào thoi vô sắc nơi mà các nhiễm sắc thể kép đối diện nhau được kéo gần lại. Tế bào sau đó được chia ra bởi giai đoạn phân bào để tạo ra hai tế bào riêng biệt giống nhau. Tuy nhiên có vài trường hợp giai đoạn nguyên phân và phân bào xảy ra độc lập với nhau.
