Cromossomos homólogos têm os mesmos genes, ordem de genes e comprimento aproximado em comum. A localização de um gene é chamada de loci. Para cada gene que existe em um determinado loci em um cromossomo homólogo, o mesmo gene existe nos mesmos loci no outro cromossomo do par homólogo.
Um organismo herda um cromossomo de um par homólogo do pai materno e o outro cromossomo do pai paterno. Embora ambos os cromossomos possuam os mesmos genes e loci, eles podem apresentar diferentes alelos, ou versões, desses genes. Por exemplo, um cromossomo herdado da mãe em uma ervilha pode conter um alelo que codifica para uma vagem verde, enquanto o alelo para uma vagem amarela pode ser encontrado no mesmo local no cromossomo homólogo herdado paternalmente. As diferenças entre os alelos de um gene são determinadas por desvios em suas sequências de DNA.
Um organismo diplóide possui duas cópias de cada tipo de cromossomo, com a exceção potencial dos cromossomos sexuais, em cada uma de suas células. Os humanos, por exemplo, têm um total de 46 cromossomos em suas células. As mulheres humanas têm duas cópias do cromossomo sexual chamado cromossomo X, portanto, têm 23 conjuntos de cromossomos homólogos. Os machos humanos, no entanto, possuem um cromossomo sexual X e um cromossomo sexual Y, então eles têm 22 conjuntos de cromossomos homólogos, mais dois cromossomos sexuais que não são homólogos.
