Na genética humana, olhos castanhos são uma característica recessiva. Cores de olhos mais claras são recessivas a cores de olhos mais escuras; isso significa que os olhos castanhos são dominantes sobre todas as outras cores dos olhos.
Todos os humanos herdam de seus pais dois alelos, ou formas de genes, que governam a cor dos olhos. O gene HERC2 possui dois alelos, marrom e azul. Os outros genes para a cor dos olhos, os genes gey e bey2, trabalham juntos para ditar os diferentes tons. A cor dos olhos de cada pessoa depende de quais dois alelos herdam.
O alelo HERC2 marrom é dominante em geral, então qualquer pessoa que herde um alelo HERC2 marrom terá olhos castanhos, não importa qual seja o outro alelo. A combinação de bey2 e gey cria olhos castanhos, verdes, avelã ou azuis. Esses diferentes alelos determinam a quantidade de melanina a ser produzida, e mais melanina significa uma cor mais escura dos olhos.