Phân tử DNA của M13 có kích thước 6.4kb dạng vòng đơn, được nhóm thành 10 gen :gen 2,5,10 cần cho sự sao chép DNA, các gen 3,6,7,8,9 mã hóa cho các protein vỏ capsid, các gen 1,4 mã hóa cho các protein cần cho sự lắp ráp DNA và vỏ. Chỉ có một đoạn mạch đơn 507 nu là trình tự không mã hóa (vùng intergenicIS) và DNA mục tiêu có thể chèn vào mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của các gen ở phage. Vùng này cũng chứa trình tự khởi đầu sao chép (ori). M13 phage xâm nhập vào tế bào E. Coli chủ qua pilus (do đó M13 phage chỉ xâm nhập được vào chủng F+ E.Coli). Khi mới xâm nhập lớp protein capsule của phage được tháo bỏ. DNA bộ gene của phage tồn tại trong tế bào chủ ở dạng vòng, sợi đơn (mạch “+”). Ở giai đoạn đầu, M13 phage sử dụng enzyme của tế bào chủ để tạo DNA vòng, sợi đôi: RNA pol tạo đoạn mồi trên vòng đơn, sau đó DNA pol III sử dụng hoạt tính 3’5’ polymerase để tổng hợp đoạn DNA bổ sung với mạch khuôn. Kết thúc quá trình DNA dạng vòng kép (được goi là thể sao chép: