Στη γενετική, τα ομόλογα χρωμοσώματα περιέχουν γονίδια για τα ίδια χαρακτηριστικά ενός οργανισμού. Πιο συγκεκριμένα, κάθε αντίγραφο του χρωμοσώματος έχει το γονίδιο για το χαρακτηριστικό που βρίσκεται στο ίδιο σημείο, ή τόπους. Ομόλογος προέρχεται από την ελληνική όπου homo σημαίνει όμοιος και logos σημαίνει ανάλογος ή σε αναλογία.
Τα χρωμοσώματα αποτελούνται από πρωτεΐνη και DNA, το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, το οποίο φέρει οδηγίες για την κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών εντός των οργανισμών. Σχεδόν όλα τα κύτταρα ενός μεμονωμένου οργανισμού έχουν την ίδια ποσότητα και τον ίδιο τύπο DNA. Το DNA βρίσκεται κυρίως στον πυρήνα σε σφιχτά περιελιγμένα νήματα, τα οποία είναι τα χρωμοσώματα. Ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου, διαφορετικά μέρη των χρωμοσωμάτων χρησιμοποιούνται για την παραγωγή διαφορετικών ουσιών, οι οποίες καθορίζουν τη λειτουργία του κυττάρου.
Οι οδηγίες για τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού βρίσκονται στην πραγματικότητα μέσα στα γονίδια. Τα γονίδια είναι τμήματα του DNA, έτσι πολλά γονίδια μπορούν να βρεθούν κατά μήκος του DNA που αποτελούν τα χρωμοσώματα. Όλα τα γονίδια έχουν περισσότερες από μία εκδοχές, επομένως όταν τα χρωμοσώματα κληρονομούνται από τα μητρικά κύτταρα, η έκδοση του γονιδίου ή του αλληλόμορφου δεν είναι πάντα η ίδια. Αν και τα ομόλογα χρωμοσώματα έχουν τα ίδια γονίδια, δεν χρειάζεται να έχουν το ίδιο αλληλόμορφο για κάθε γονίδιο.
Εάν κάθε χρωμόσωμα του ζεύγους ομόλογων χρωμοσωμάτων έχει το ίδιο αλληλόμορφο για ένα συγκεκριμένο γονίδιο, λέγεται ότι είναι ομόζυγο. Εάν τα αλληλόμορφα είναι διαφορετικά, τότε το κύτταρο αναφέρεται ως ετερόζυγο. Ο τρόπος με τον οποίο αλληλεπιδρούν τα αλληλόμορφα καθορίζει τα χαρακτηριστικά των απογόνων. Τα αλληλόμορφα μπορεί να είναι κυρίαρχα ή υπολειπόμενα και, εάν υπάρχουν διαφορετικά αλληλόμορφα, το κυρίαρχο αλληλόμορφο θα καθορίσει το χαρακτηριστικό του απογόνου.
Μέσα στα σωματικά, μη αναπαραγωγικά κύτταρα κάθε οργανισμού, υπάρχουν δύο αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος. Τα κύτταρα που έχουν δύο αντίγραφα από κάθε χρωμόσωμα ονομάζονται διπλοειδή κύτταρα και αυτά που έχουν μόνο ένα αντίγραφο ονομάζονται απλοειδή κύτταρα. Τα αναπαραγωγικά κύτταρα, ή γαμέτες, έχουν μόνο ένα αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος, επομένως είναι απλοειδή. Αυτό διασφαλίζει ότι τα κύτταρα που σχηματίζονται μέσω της σύντηξης δύο κυττάρων γαμετών έχουν τον σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων μετά τη γονιμοποίηση.
Για παράδειγμα, τα ανθρώπινα σωματικά κύτταρα έχουν 46 χρωμοσώματα μέσα στους πυρήνες τους ή 23 ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Ένα από κάθε ζευγάρι προέρχεται από τη μητέρα και ένα από τον πατέρα. Τα ανθρώπινα κύτταρα γαμετών, το σπέρμα και τα ωάρια (ωάρια), το καθένα περιέχει μόνο 23 χρωμοσώματα. Κατά τη διάρκεια της γονιμοποίησης, ένα σπέρμα και ένα ωάριο συγχωνεύονται δημιουργώντας ένα κύτταρο που έχει το πλήρες συμπλήρωμα των 46 χρωμοσωμάτων.