Ομόλογο είναι ένα χρωμόσωμα που έχει κοινά χαρακτηριστικά με ένα άλλο χρωμόσωμα που κληρονομείται από διαφορετικό γονέα. Κατά τη διάρκεια της μείωσης, όταν τα χρωμοσώματα ζευγαρώνονται για να διπλασιαστούν, τα ομόλογα ενώνονται μεταξύ τους. Οι άνθρωποι έχουν 23 ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων στο σώμα τους, που αποτελούνται από 23 χρωμοσώματα που κληρονομούνται από κάθε γονέα.
Τα χρωμοσώματα σε ένα ζευγάρι έχουν το ίδιο μήκος και έχουν τα ίδια αλληλόμορφα για να κωδικοποιήσουν διάφορα χαρακτηριστικά που βρίσκονται στις ίδιες θέσεις κατά μήκος τους. Ωστόσο, τα αλληλόμορφα μπορεί να είναι διαφορετικά. Ένα άτομο μπορεί να έχει ένα αλληλόμορφο για τα ξανθά μαλλιά και ένα για τα καστανά μαλλιά, για παράδειγμα. Ανάλογα με το ποιο είναι το κυρίαρχο, θα εκφραστεί μόνο ένα χαρακτηριστικό. Μερικοί άνθρωποι κληρονομούν δύο πανομοιότυπα αλληλόμορφα, ένα από κάθε γονέα, οπότε το ομόλογο ζεύγος θα έχει πανομοιότυπα αντίγραφα.
Κάθε ομόλογο είναι ικανό να βρει το χρωμόσωμα που ταιριάζει και να ζευγαρώσει κατά τη διάρκεια της μείωσης. Οι γενετικές πληροφορίες και στα δύο χρωμοσώματα αντιγράφονται με σκοπό τη δημιουργία νέων κυττάρων. Οι άνθρωποι που μελετούν τη γενετική αριθμούν τα ζεύγη για ευκολία και όταν αναλύονται τα χρωμοσώματα, ένα από τα πρώτα βήματα είναι να ζευγαρώσουν όλα τα ομόλογα για να επιβεβαιώσουν ότι κάποιος έχει τον αναμενόμενο αριθμό χρωμοσωμάτων και να αναζητήσει τυχόν εμφανή σημάδια προβλήματος.
Τα φυλετικά χρωμοσώματα αποτελούν ειδική εξαίρεση στον κανόνα ότι τα ομόλογα έχουν συνήθως το ίδιο μήκος. Ενώ τα χρωμοσώματα Χ που βρίσκονται στα γενετικά θηλυκά έχουν το ίδιο μέγεθος, το χρωμόσωμα Υ στους άνδρες είναι στην πραγματικότητα μικρότερο από το χρωμόσωμα Χ. Αυτά τα δύο χρωμοσώματα δημιουργούν ένα ομόλογο ζεύγος όπου τα μισά του ζεύγους έχουν διαφορετικά μεγέθη. Η διακύμανση στη δομή των χρωμοσωμάτων Χ και Υ είναι μια αντανάκλαση της ανθρώπινης εξέλιξης.
Σε άτομα με ορισμένες γενετικές διαταραχές, τα ζεύγη χρωμοσωμάτων μπορεί να διαταραχθούν με κάποιο τρόπο. Μερικές φορές τα χρωμοσώματα έχουν πληροφορίες που λείπουν, με αποτέλεσμα τα χρωμοσώματα που δεν ανήκουν στο φύλο να έχουν διαφορετικά μεγέθη, σε ορισμένους ανθρώπους λείπουν εντελώς ορισμένα χρωμοσώματα και άλλοι άνθρωποι έχουν πάρα πολλά χρωμοσώματα. Αυτό μπορεί να εντοπιστεί σε έναν καρυότυπο, μια εικόνα των χρωμοσωμάτων που δημιουργούνται με τη χρήση χρώσης και μικροσκοπίας.
Ο όρος «ομόλογος» χρησιμοποιείται επίσης με άλλη έννοια στη βιολογία για να περιγράψει χαρακτηριστικά που μεταδόθηκαν στους οργανισμούς από κοινούς προγόνους. Πολλοί οργανισμοί έχουν κοινά φυσικά χαρακτηριστικά που αντικατοπτρίζουν την αμοιβαία γενετική κληρονομιά τους, όπως τα μπροστινά άκρα που παρατηρούνται στα θηλαστικά από τα άλογα μέχρι τις γάτες του σπιτιού. Όταν εμφανίζεται εξελικτική απόκλιση και τα φυσικά χαρακτηριστικά εξελίσσονται για νέους σκοπούς και με διαφορετικούς τρόπους, λέγεται ότι είναι ανάλογα.