RNA聚合酶以DNA的一條鏈為範本轉錄產生與範本鏈互補的RNA鏈，把遺傳信息從DNA傳遞到RNA的過程。細胞內的RNA主要是信使RNA(mRNA)、轉移RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)三大類，它們都從相關基因轉錄而來。轉錄按5′→3′方向進行，包括起始、延伸和終止三個步驟。
原核生物細胞內所有RNA都由一種RNA聚合酶合成。RNA聚合酶全酶可分成2個組分，由α2>ββ′4個亞基組成的核心酶和σ因子。DNA上有一段稱為啟動子的調控順序，它促進RNA聚合酶的結合和識別轉錄起始位點。聚合酶在σ因子作用下結合在啟動子上，使DNA雙鏈解開形成轉錄泡，並於準確的位置開始轉錄。RNA聚合酶沿DNA鏈移動，連續引起局部DNA鏈瞬間解開，在模板指導下核心酶按堿基配對原則結合核苷酸並形成磷酸二酯鍵連接核苷酸，RNA鏈不斷延伸直到DNA模板的轉錄終止區，新生RNA鏈上出現終止信號，轉錄復合體解體，RNA鏈釋放。
真核生物有3種不同的RNA聚合酶。RNA聚合酶Ⅰ合成18S、28S和5.8S3種rRNA；RNA聚合酶Ⅱ合成mRNA和一些小分子核RNA(snRNA)；RNA聚合酶Ⅲ合成5S rRNA、tRNA和一些snRNA。這些聚合酶在蛋白質轉錄因子協助下與啟動子結合而起始RNA的合成，轉錄過程與原核生物相似。
細菌合成的mRNA常以多順反子存在，使功能相關的一些多肽從一條mRNA鏈上合成，有利於基因的調控。真核生物RNA的合成在細胞核內進行，mRNA一般是單順反子，僅有一個多肽的信息，轉錄產生的初始轉錄物是mRNA前體，與基因的順序完全互補，需經復雜的加工成為有活性的成熟mRNA後才能進入細胞質。mRNA的加工主要有：①5′端加帽，在mRNA前體的5′末端加上7–甲基鳥嘌呤核苷酸“帽子”，它保護mRNA並為蛋白質合成提供信號；②3′端加尾，在mRNA前體的3′末端加上20～200個腺苷酸組成的多聚腺苷poly(A)“尾巴”，這對mRNA從核進入細胞質並保持穩定是重要的；③內含子的剪接，mRNA前體含有成熟mRNA中不存在的內含子順序，通過snRNA和蛋白質復合物形成的剪接體精確除去內含子，同時把含編碼順序的外顯子連接起來形成完整有活性的成熟mRNA。真核細胞各種基因中內含子的數目從幾個到幾十個不等，一般內含子的核苷酸數比外顯子的要多得多，剪接後mRNA前體90%核苷酸序列被除去。在高等生物中發現，不同細胞、不同發育階段和不同生理狀態下，一個mRNA前體因不同的剪接方式可以產生多種成熟的mRNA。還發現通過在mRNA編碼區發生堿基的插入、丟失或轉換等編輯過程改變遺傳信息的現象。這些機制使基因可以表達出更多的蛋白質滿足各種功能的需要。
RNA轉錄是遺傳信息傳遞的重要部分，RNA合成過程的每一個環節都會影響基因的表達水平。