La mitosi è il processo principale della fase riproduttiva del ciclo cellulare delle cellule eucariote, nel quale dal nucleo di una singola cellula si formano 2 nuclei figli geneticamente identici a quello della cellula madre. Alla mitosi segue la citodieresi, ossia il completamento della divisione cellulare attraverso la divisione del citoplasma.
La mitosi forma cellule con lo stesso numero di cromosomi della cellula d'origine, in ciò distinguendosi dalla meiosi, dove si ha la trasmissione di un'unica copia del corredo cromosomico e quindi il suo dimezzamento. Negli animali la mitosi riguarda le cellule somatiche dell'organismo e le cellule germinali ancora indifferenziate. Nelle piante, oltre che produrre la necessaria rigenerazione tissutale, la mitosi entra anche nella produzione dei gameti facendo seguito alla meiosi.
Il termine mitosi deriva dal greco mìtos (filo), dovuto all'aspetto filiforme dei cromosomi durante la profase.