Homologe Chromosomen haben die gleichen Gene, Genreihenfolge und ungefähre Länge gemeinsam. Die Position eines Gens wird als Loci bezeichnet. Für jedes Gen, das an einem bestimmten Genort auf einem homologen Chromosom existiert, existiert dasselbe Gen an denselben Genorten auf dem anderen Chromosom des homologen Paares.
Ein Organismus erbt ein Chromosom eines homologen Paares vom mütterlichen Elternteil und das andere Chromosom vom väterlichen Elternteil. Obwohl beide Chromosomen die gleichen Gene und Loci besitzen, können sie unterschiedliche Allele oder Versionen dieser Gene aufweisen. Beispielsweise kann ein mütterlicherseits vererbtes Chromosom in einer Erbsenpflanze ein Allel enthalten, das für eine grüne Schote kodiert, während das Allel für eine gelbe Schote an derselben Stelle auf dem väterlich vererbten homologen Chromosom gefunden werden kann. Die Unterschiede zwischen den Allelen eines Gens werden durch Abweichungen in ihren DNA-Sequenzen bestimmt.
Ein diploider Organismus besitzt in jeder seiner Zellen zwei Kopien jedes Chromosomentyps, mit der möglichen Ausnahme der Geschlechtschromosomen. Der Mensch zum Beispiel hat in seinen Zellen insgesamt 46 Chromosomen. Menschliche Frauen haben zwei Kopien des Geschlechtschromosoms, das X-Chromosom genannt wird, also haben sie 23 homologe Chromosomensätze. Menschliche Männer besitzen jedoch ein X-Geschlechtschromosom und ein Y-Geschlechtschromosom, also haben sie 22 Sätze homologe Chromosomen plus zwei nicht homologe Geschlechtschromosomen.
