Quá trình phiên mã gồm có 3 giai đoạn là khởi đầu, kéo dài và kết thúc.
Bước 1: Khởi đầu
ADN được cuộn xoắn đồng thời liên kết với protein. Khi nhận biết tín hiệu phiên mã, đoạn ADN gốc sẽ dãn xoắn để lộ ra vùng điều hòa. Lúc này, ARN polymerase phát hiện mạch mã gốc và bám vào trượt trên mạch gốc ADN theo chiều 3' - 5 '. Yếu tố sigma là nhân tốc giúp nhận biết điểm khởi đầu phiên mã.
Bước 2: Kéo dài chuỗi
Khi bắt đầu tổng hợp ARN , yếu tố sigma rời khỏi phức hệ phiên mã. Tiếp đó, enzyme ARN polymerase trượt trên mạch gốc ADn đồng thời các Nucleotit tự do lần lượt liên kết với các nucleotide trên ADN theo nguyên tắc bổ sung:
A trên mạch gốc ADN = U trên ARN
T trên mạch gốc ADN = A trên ARN
G trên mạch gốc ADN = X trên ARN
X trên mạch gốc ADN = G trên ARN
Để các Nu mới liên kết với nhau bằng liên kết potphodieste, hình thành một chuỗi poliribonucleotit liên tục có chiều 5 ' - 3' cần sử dụng năng lượng ATP.
Các đoạn ARN pol đã đi qua lập tức đóng xoắn lại trả về dạng ADN kép như ban đầu.
Đây là giai đoạn chiếm phần lớn thời gian của quá trình phiên mã.
Bước 3: Kết thúc
Khi tín hiệu kết thúc phiên mã được phát ra, ARN pol ròi khỏi ADN và tái kết với yếu tố sigma để sử dụng lại ở các lần phiên mã tiếp theo. Cuối cùng hai mạch của gen liên kết trở lại với nhau.