Роль теломеразы в процессе репликации ДНК заключается в удлинении теломер — концевых участков хромосом. 5

После каждой репликации дочерние цепи ДНК оказываются короче материнских на размер первого РНК-праймера (10–20 нуклеотидов). 2 В результате образуются выступающие однонитевые 3'-концы материнских цепей. 2 Они узнаются теломеразой, которая последовательно наращивает материнские цепи, используя 3'-ОН-концы в качестве затравок, а РНК, входящую в состав фермента, в качестве матрицы. 2

Образующиеся длинные одноцепочечные концы, в свою очередь, служат матрицами для синтеза дочерних цепей по традиционному репликативному механизму. 2