Между тем в нормальной ДНК довольно часто (с частотой 10°-10⁶) на короткое время возникают редкие таутомерные формы каждого из оснований. Такие измененные нуклеотиды при репликации могут спариваться с некомплементарными основаниями. Например, с цитозином может образовать пару аденин, а не гуанин. После возвращения нуклеотида в нормальное состояние водородные связи распадаются и нуклеотиды оказываются неспаренными.

Для избежания ошибочного спаривания ДНК-полимеразы обладают способностью к самокоррекции. Корректирующий механизм заключается в том, что перед присоединением каждого последующего нуклеотида к растущей цепи ДНК фермент «проверяет» правильность спаривания предыдущего нуклеотида. Если нуклеотиды спарены правильно (т. е. в соответствии с принципом комплементарности), полимераза присоединяет следующий нуклеотид, который впоследствии также будет проверен. Если же произошла ошибка спаривания, «неправильный» нуклеотид отщепляется от цепи ДНК- Затем проверяется нуклеотид, предшествующий вырезанному, и так далее. Вырезание нуклеотидов происходит из-за того, что ДНК-полимераза обладает кроме полимеразной еще и 3’-»5’-экзонуклеазной активностью. Когда полимераза, отщепив неспаренный нуклеотид или несколько нуклеотидов, дойдет до нормально спаренных нуклеотидов, восстанавливается ее полимеразная активность, и синтез ДНК продолжается до обнаружения очередной дефектной пары.

Используя систему самокоррекции, ДНК-полимераза ведет синтез с исключительно высокой быстротой и точностью. В среднем одна ошибка приходится на 10° нуклеотидов. Геном Е. coli имеет размер 4,2 х 10^h нуклеотидов. Это значит, что при репликации 200 геномов допускается всего одна ошибка.