Mitoosi on monivaiheinen tapahtumasarja, joka johtaa kahden perimältään identtisen tytärsolun syntymiseen. Ensimmäisenä mitoosissa tapahtuu tumanjako ja tämän jälkeen soluliman jakautuminen. Mitoosi voidaan jaotella karkeasti viiteen vaiheeseen: esi-, esikeski-, keski-, jälki- ja loppuvaiheeseen.

Ennen mitoosin esivaihetta eli profaasia solulimassa oleva keskusjyvänen kahdentuu. Lisäksi solun dna:n kahdentuu. Esivaiheen alussa kromosomien kromatiini pakkautuu tiheämmäksi ja se voidaan nähdä mikroskoopilla. Sisarkromatidit ovat kuitenkin yhä kiinni toisissaan sentromeerin kohdalta.

Keskusjyväset vaeltavat solun molemmille puolille ja niistä alkaa syntyä sukkularihmasto. Sukkularihmasto koostuu keskusjyväsistä kasvavista säikeistä (mikrotubulukset), jotka kykenevät liikkumaan keskusjyväsestä poispäin tai sitä kohti. Säikeitä kasvaa keskusjyväsistä joka suuntaan ja näin muodostuu sukkulan muotoinen rakenne.

Esikeskivaiheessa eli prometafaasissa tumakotelo häviää kromosomien ympäriltä. Sukkularihmaston mikrotubulukset kasvavat tuman alueelle ja kiinnittyvät kromosomeihin sentromeerin kohdalta. Kromosomien rakenne pakkautuu yhä tiiviimmäksi.

Keskivaiheessa eli metafaasissa sukkularihmaston mikrotubulukset työntävät kromosomit solun keskelle. Kuhunkin kromosomiin kiinnittyy solun molemmilta saapuva mikrotubulussäie. Tämä sukkularihmasto pakottaa kromosomit liikkumaan solun keskelle yhteen tasoon. Keskivaihe on mitoosin pisin vaihe ja se kestää usein noin 20 minuuttia.

Jälkivaihe eli anafaasi on mitoosin lyhyin vaihe ja se kestää vain muutaman minuutin. Sen aikana sukkularihmaston mikrotubulukset supistuvat ja vetävät kromosomien puolikkaat solun eri puolille. Sisarkromatidit erkanevat ja syntyy kaksi tytärkromosomia. Tytärkromosomit kulkeutuvat solun vastakkaisille puolille kohti keskusjyvästä.

Loppuvaiheen eli telofaasin aikana soluun muodostuu kaksi tumakoteloa kromosomien ympärille. Kromosomien rakenne muuttuu löyhemmäksi ja ne eivät enää näy mikroskoopissa.

Mitoosin päättää soluliman jakautuminen eli sytokineesi. Solujen väliin muodostuu uusi solukalvo. Eläinsolut usein kuroutuvat erilleen ja kasvisoluilla solujen välinen solukalvo muodostuu useiden pienten kalvorakkuloiden yhdistyessä. Kasveilla solujen väliin tuotetaan myös uusi soluseinä.