重組修復從 DNA分子的半保留復制開始，在嘧啶二聚體相對應的位置上因復制不能正常進行而出現空缺,在大腸桿菌中已經證實這一DNA損傷誘導產生了重組蛋白,在重組蛋白的作用下母鏈和子鏈發生重組,重組后原來母鏈中的缺口可以通過DNA多聚酶的作用,以對側子鏈為模板合成單鏈DNA片斷來填補,最后也同樣地在連接酶的作用下以磷酸二脂鍵連接新舊鏈而完成修復過程。重組修復也是嚙齒動物主要的修復方式。重組修復與切除修復的最大區別在于前者不須立即從親代的DNA分子中去除受損傷的部分,卻能保證DNA復制繼續進行。原母鏈中遺留的損傷部分,可以在下一個細胞周期中再以切除修復方式去完成修復。重組修復的主要步驟有：
1．復制
含有TT或其他結構損傷的DNA仍然可以正常的進行復制，但當復制到損傷部位時，子代DNA鏈中與損傷部位相對應的位置出現切口，新合成的子鏈比未損傷的DNA鏈要短。
2．重組
完整的母鏈與有缺口的子鏈重組，缺口由母鏈來的核苷酸片段彌補。
3．再合成
重組后母鏈中的缺口通過DNA多聚酶的作用合成核酸片段，然后由連接酶使新片段與舊鏈連接，至此重組修復完成。
重組修復并沒有從親代DNA中去除二聚體。當第二次復制時，留在母鏈中的二聚體仍使復制不能正常進行，復制經過損傷部位時所產生的切口，仍舊要用同樣的重組過程來彌補，隨著DNA復制的繼續，若干代以后，雖然二聚體始終沒有除去，但損傷的DNA鏈逐漸“稀釋”，最后無損于正常生理功能，損傷也就得到了修復 [2] 。