Trên một nhiễm sắc thể, các gen được sắp xếp theo kiểu tuyến tính dọc theo nhiễm sắc thể, nhưng các nhiễm sắc thể chỉ xếp thành các cặp tương đồng trong quá trình phân bào. Trong quá trình nguyên phân (phân bào điển hình), các nhiễm sắc thể xếp thành dòng qua hành động của các trung tâm tổ chức được gọi là trung tâm.
Về mặt kỹ thuật, nhiễm sắc thể là một chuỗi DNA mạch thẳng. Tuy nhiên, DNA này được cuộn chặt vào cấu trúc gọi là nucleosom bởi phức hợp protein đặc biệt gọi là histone và cô đặc hơn nữa trong quá trình phân chia tế bào. Kết quả là, DNA được cuộn và uốn cong nhiều lần, và vị trí của một gen dọc theo nhiễm sắc thể cô đặc có thể không phản ánh vị trí chính xác của nó dọc theo nhiễm sắc thể khi không được phân chia. Khung hình thành xương sống của nhiễm sắc thể và các mô mà DNA bao bọc xung quanh là nhất quán giữa các nhiễm sắc thể, vì vậy các gen tương đồng sắp xếp chính xác trong các nhiễm sắc thể được ghép nối.
