Der Austausch von genetischem Material zwischen homologen Chromosomen wird als Crossing-Over bezeichnet. Dieser Vorgang findet während der Meiose statt. Da Crossing-Over in Schwesterchromatiden auftritt, ermöglicht der Prozess die Rekombination und Vielfalt der Nachkommen, die aus den resultierenden Tochterzellen oder Gameten gebildet werden. Crossing-over gilt als eine Art genetischer Rekombination und ist eine wichtige Quelle der genetischen Vielfalt beim Menschen.
Während der Meiose I werden die Chromosomen repliziert. Homologe Chromosomenpaare stimmen miteinander überein. Während dieser Zeit überlappen sich Teile der homologen Chromosomen; diese Teile brechen ab und wandern zu den anderen Homologen und werden wieder befestigt. Diese Chromosomen sind keine exakten Duplikate der ursprünglichen Elternchromosomen mehr. Das Cross-Over erfolgt mit einer solchen Präzision, dass Gene meistens nicht verloren gehen oder in irgendeiner Weise funktionsunfähig werden. Manchmal ist dieser Vorgang des Überquerens nicht präzise oder wird anormal. In diesen Fällen wird der resultierende Fötus oft spontan abgetrieben. In solchen Fällen leben Babys, die bis zur Geburt überleben, normalerweise nicht über ihr erstes Lebensjahr hinaus.
Die X- und Y- oder Geschlechtschromosomen gehen eine besondere Art der Überkreuzung ein. Zwischen X und Y existiert ein homologer Abschnitt, der als pseudoautosomale Region bezeichnet wird, und diese paaren sich während der Meiose. Kein anderer Teil der X- und Y-Chromosomen erfährt eine Überkreuzung.
