DNA-dobbelttrådbrudd gir meget stor DNA-skade som kan bidra omkalfatringer i gener eller kromosom. Eukaryote celler bruker to mulige reparasjonsmekanismer for DNA-dobbeltbrudd. Enten homolog rekombinasjon eller ikke-homolog endekobling med trimming og forsegling av bruddet i DNA-tråden. Enkelttrådet DNA aktiverer homolog rekombinasjon. Dobbelttrådbrudd er et naturlig mellomprodukt i flere prosesser: Homolog rekombinasjon i meiosen. V(D)J rekombinasjon i G1-fase i cellesyklus i somatisk rekombinasjon i modning av B-celler i beinmargen og T-celler i thymus i immunsystemet (V-variabel, D-diversitet, J- joining (sammenkoble)). Immunoglobulin klasse-switch DNA-rekombinasjon. Enzymer som deltar i reparasjonsprosessen er endonukleaser, eksonukleaser og helikaser.
Ioniserende stråling brukt i kreftbehandling kan gi DNA-dobbeltbrudd, Det samme gjelder kjemoterapimidler (cytostatika) som topoisomarase I hemmere som camptothecin og etoposid. Alkaloidet camptothecin ble i 1966 isolert fra barken til løvtreet Camptotheca acuminata , familie Nyssaceae, orden Cornales, som vokser endemiks i Tibet og S-Kina.
DNA-editeringsteknikken CRISPR-Cas9 gir DNA-dobbelttrådbrudd.