Протягом метафази ядерна мембрана руйнується і утворюється веретено поділу, а хромосоми прикріпляються до його центру. У метафазі виділяють 2 періоди: метакінез — хромосоми зосереджуються в екваторіальній області веретена поділу клітини, утворюючи так звану екваторіальну пластинку (існує ряд гіпотез про механізм метакінезу, описані траєкторії руху хромосом, складені карти шляхів центромер і плечей хромосом), і власне метафаза — встановлюються зв'язки між хромосомальними нитками веретена і центромерами, відбувається роз'єднання хромосом на хроматиди. У різних клітинах метафаза триває від 0,3 до 175 хвилин. Аналогічну стадію першого поділу при мейозі називають метафаза I. Після метафази у процесі мітозу відбувається стадія анафази.
