Теломераза синтезирует концевые участки ДНК (теломеры) следующим образом: 13

1. Теломераза связывается с одноцепочечным выступом на 3′-конце теломеры. 1
2. Часть матричного участка теломеразной РНК образует комплементарный комплекс с 3′-концом теломерной ДНК, используя 3′-конец хромосомной ДНК в качестве праймера. 3
3. Используя свою обратную транскриптазную активность, теломераза синтезирует богатые гуанином теломерные повторы, руководствуясь своим РНК-шаблоном. 1 Во время удлинения за одно событие связывания может быть добавлено несколько нуклеотидов. 1
4. Когда синтез ДНК-повтора заканчивается, происходит транслокация, то есть перемещение матрицы и белковых субъединиц фермента на заново синтезированный конец теломерной ДНК, и весь цикл повторяется вновь. 3

В результате деятельности теломеразы длина теломерных участков хромосом клетки увеличивается или сохраняется на постоянном уровне, компенсируя таким образом концевую недорепликацию и позволяя клетке делиться неограниченно долго. 1