细胞周期M期，M期又称为分裂期，是将复制了的遗传物质平均分配到两个子细胞中去，完成细胞分裂的时期。此期在细胞周期中所占时间最短。M期细胞形态、结构发生显著改变，染色体凝集及分离，核膜、核仁解体及重建，纺锤体、收缩环在胞质形成，细胞核分裂形成两个子核，细胞质一分为二。除非组蛋白外，细胞中蛋白质合成显著降低。

在此期细胞膜也发生变化，因此体外培养的细胞变圆，脱离培养瓶底，可用摇落法进行细胞周期M期同步化筛选。细胞周期中，细胞形态也发生一系列变化，从光学显微镜下可看到G1期细胞最小，细胞扁平而光滑，随着向S→G2→M期的发展细胞逐渐增大，从扁平变成球形。扫描电镜下可明显看到各时期内细胞表面形态的变化，如微绒毛逐渐增加，这些变化和细胞内各种生化的和生理的周期性变化是有关的。