3'端带有一个自由的羟基，随后是在DNA聚合酶的催化下由这个自由羟基氧上的配对电子攻击三磷酸碱基上的磷原子的亲核取代，继而在戊糖和磷酸之间形成脂键从而完成一个碱基的延伸。在整个过程中，能量是由三磷酸碱基所携带的高能磷酸键提供的，磷酸酯形成以后，一个焦磷酸分子脱落，焦磷酸分子再次分裂提供足够的能量给DNA聚合过程。不同的DNA聚合酶广泛应用于分子生物学实验。