La DNA polymérase III est une enzyme très complexe composée de plusieurs sous unités codées chacune par des gènes de structure.
Il semble que deux molécules de polymérase soient associées au niveau du point de réplication, chacune répliquant son brin, ce qui implique un repliement d’un des brins sur luimême. L’enzyme sur le brin matrice 3’→5’ (brin direct) synthétise en continu au fur et à mesure du déroulement des brins du DNA parental. L’enzyme située sur l’autre brin (brin retardé) synthétise du DNA de manière discontinue sous forme de petits fragments (1000 à 2000 pb) appelés fragments d’Okazaki. Le DNA est ensuite ouvert sur une nouvelle longueur par les hélicases, une nouvelle amorce est synthétisée sur le brin 5’→3’, les synthèses reprennent et ainsi de suite jusqu’à ce que la totalité du réplicon soit dupliquée.
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