Μέσα στον πυρήνα κάθε κυττάρου, το DNA αυτού του οργανισμού βρίσκεται ως χρωμοσώματα. Ανάλογα με τον τύπο του οργανισμού, ο αριθμός των διαφορετικών χρωμοσωμάτων θα διαφέρει, αλλά η δομή των χρωμοσωμάτων όχι. Κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από δύο ταυτόσημους κλώνους DNA που ονομάζονται χρωματίδες.
Τις περισσότερες φορές, τα χρωμοσώματα εμφανίζονται ως πολύ μακριές, λεπτές έλικες DNA που ονομάζονται χρωματίνη. Όταν ένα κύτταρο δεν διαιρείται, αντιγράφει το DNA του έτσι ώστε κάθε χρωμόσωμα να αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες που βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο. Ενώ φαίνεται να τρέχουν παράλληλα μεταξύ τους, υπάρχει ένα τμήμα όπου κάθε χρωματίδιο ενώνεται με το άλλο, που ονομάζεται κεντρομερές.
Οι χρωματίδες παίζουν σημαντικό ρόλο κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, τόσο της μίτωσης όσο και της μείωσης. Η μίτωση είναι ο διπλασιασμός του DNA και του πυρήνα για την παραγωγή δύο πυρήνων, με αποτέλεσμα δύο γενετικά πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα να παράγονται από ένα μονογονικό κύτταρο. Η μίτωση χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη και την επισκευή και την αντικατάσταση των κυττάρων. Η μείωση εμφανίζεται μόνο στα αναπαραγωγικά κύτταρα για την παραγωγή σεξουαλικών κυττάρων ή γαμετών που έχουν τη μισή ποσότητα DNA από το μητρικό κύτταρο.
Κατά το αρχικό στάδιο της μίτωσης, τα χρωμοσώματα συμπυκνώνονται ή γίνονται πιο κοντά και παχύτερα. Αυτή τη στιγμή, κάθε ζεύγος χρωματιδίων μπορεί να φανεί όταν ο πυρήνας είναι χρωματισμένος. Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του «ισημερινού» του κυττάρου και οι χρωματίδες απομακρύνονται. Κάθε χρωματίδιο τραβιέται σε αντίθετα άκρα, ή πόλους, του κυττάρου, έτσι ώστε μια νέα πυρηνική μεμβράνη να μπορεί να σχηματιστεί γύρω τους και στη συνέχεια το κύτταρο να διαιρεθεί.
Μόλις το κύτταρο τελειώσει η διαίρεση, η μίτωση έχει ολοκληρωθεί. Αυτή τη στιγμή, οι χρωματίδες είναι πλέον τα χρωμοσώματα του νέου πυρήνα που κατοικούν. Πριν επαναληφθεί η κυτταρική διαίρεση, αναπαράγονται για να διασφαλιστεί ότι υπάρχουν δύο πανομοιότυπα αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος.
Κατά τη διάρκεια της μείωσης, συμβαίνει μια παρόμοια διαδικασία. Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο είναι ότι η μείωση αποτελείται από δύο μιτωτικές διαιρέσεις. Κατά την πρώτη διαίρεση, τα ζεύγη χρωμοσωμάτων ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού και χωρίζονται. Τα κύτταρα που προκύπτουν έχουν μόνο το μισό DNA σε αυτά τώρα, καθώς έχουν μόνο ένα αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος. Όλα τα χρωμοσώματα είναι ακόμα εντελώς άθικτα και αποτελούνται από δύο αδελφές χρωματίδες.
Η δεύτερη διαίρεση της μείωσης είναι πανομοιότυπη με τη μίτωση. Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού και οι χρωματίδες απομακρύνονται για να χωρίσουν τους πόλους του κυττάρου. Σχηματίζεται ένας νέος πυρήνας και το κύτταρο διαιρείται. Ωστόσο, τα κύτταρα που προκύπτουν δεν είναι γενετικά πανομοιότυπα, καθώς έχουν μόνο το μισό DNA από το αρχικό γονικό κύτταρο.
Η γενετική ποικιλότητα μπορεί να αυξηθεί περαιτέρω από τις χρωματίδες κατά τη διάρκεια της μείωσης. Στο στάδιο της πρόφασης της μείωσης Ι, ή της πρώτης διαίρεσης, μια χρωματίδα από ένα χρωμόσωμα μπορεί να διασταυρωθεί με μια χρωματίδα από διαφορετικό χρωμόσωμα. Όταν τα ζεύγη των πανομοιότυπων χρωμοσωμάτων, ένα από κάθε γονέα, παρατάσσονται κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου, οι χρωματίδες μπορούν να στραφούν η μία γύρω από την άλλη. Θραύσματα από κάθε χρωματίδιο μπορούν να εναλλάσσονται με το άλλο χρωμόσωμα, αλλάζοντας έτσι τα γονίδια που βρίσκονται στο αρχικό χρωμόσωμα. Με την αλλαγή της γενετικής πληροφορίας στα χρωμοσώματα, σχηματίζονται μη πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα, τα οποία μπορούν να αυξήσουν τη γενετική ποικιλότητα.