DNA復制中的錯誤
以DNA為模板按鹼基配對進行DNA復制是一個嚴格而精確的事件，但也不是完全不發生錯誤的。鹼基配對的錯誤頻率約為10-1-10-2，在DNA復制酶的作用下堿基錯誤配對頻率降到約10-5-10-6，復制過程中如有錯誤的核苷酸參入，DNA聚合酶還會暫停催化作用，以其3’-5’外切核酸酶的活性切除錯誤接上的核苷酸，然后再繼續正確的復制，這種校正作用廣泛存在于原核和真核的DNA聚合酶中，可以說是對DNA復制錯誤的修復形式，從而保證了復制的準確性。但校正后的錯配率仍約在10-10左右，即每復制1010個核苷酸大概會有一個鹼基的錯誤。
DNA的自發性化學變化
生物體內DNA分子可以由于各種原因發生變化，至少有以下類型：
①堿基的異構互變 DNA中的4種堿基各自的異構體間都可以自發地相互變化（例如烯醇式與酮式鹼基間的互變），這種變化就會使堿基配對間的氫鍵改變，可使腺嘌呤能配上胞嘧啶、胸腺嘧啶能配上鳥嘌呤等，如果這些配對發生在DNA復制時，就會造成子代DNA序列與親代DNA不同的錯誤性損傷。
②堿基的脫氨基作用 堿基的環外氨基有時會自發脫落，從而胞嘧啶會變成尿嘧啶、腺嘌呤會變成次黃嘌呤（H）、鳥嘌呤會變成黃嘌呤（X）等，遇到復制時，U與A配對、H和X都與C配對就會導致子代DNA序列的錯誤變化。胞嘧啶自發脫氨基的頻率約為每個細胞每天190個。
③脫嘌呤與脫嘧啶 自發的水解可使嘌呤和嘧啶從DNA鏈的核糖磷酸骨架上脫落下來。一個哺乳類細胞在37℃條件下，20h內DNA鏈上自發脫落的嘌呤約1000個、嘧啶約500個；估計一個長壽命不復制繁殖的哺乳類細胞（如神經細胞）在整個生活期間自發脫嘌呤數約為108，這占細胞DNA中總嘌呤數約3%。
④堿基修飾與鏈斷裂 細胞呼吸的副產物O2-、H2O2等會造成DNA損傷，能產生胸腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等堿基修飾物，還可能引起DNA單鏈斷裂等損傷，每個哺乳類細胞每天DNA單鏈斷裂發生的頻率約為5萬次。此外，體內還可以發生DNA的甲基化，結構的其他變化等，這些損傷的積累可能導致老化。
由此可見，如果細胞不具備高效率的修復系統，生物的突變率將大大提高。