Lý thuyết di truyền nhiễm sắc thể nói rằng nhiễm sắc thể là tác nhân chịu trách nhiệm truyền thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Được Walter Sutton đưa ra lần đầu tiên vào năm 1902, lý thuyết này đã chỉ ra cách thức hoạt động của nhiễm sắc thể trong quá trình meiosis đã cung cấp một cơ chế phân loại và di truyền vật chất di truyền phù hợp với quy luật di truyền của Mendel.
Một nhiễm sắc thể là một cấu trúc dài, giống như sợi chỉ được tìm thấy trong nhân tế bào. Nó chủ yếu được tạo thành từ một đoạn DNA cuộn lại, là phân tử mã hóa các chỉ dẫn di truyền được sử dụng để xây dựng và duy trì tất cả các cấu trúc của một sinh vật. Hiệp hội Di truyền học Hoa Kỳ giải thích rằng vào thời điểm lý thuyết của Sutton, các nhà khoa học đã hiểu rằng các đặc điểm được truyền từ cha mẹ sang con cái theo những khuôn mẫu hoặc quy tắc nhất định.Các thí nghiệm của Gregor Mendel với cây đậu đã thiết lập nhiều quy luật di truyền và chúng đã được chấp nhận rộng rãi. Tuy nhiên, tại thời điểm này, người ta vẫn chưa biết cơ chế di truyền có thể là gì - chức năng của DNA vẫn chưa được biết rõ, theo Hiệp hội Di truyền Hoa Kỳ. Bước đột phá xuất hiện khi các nhà khoa học nhận ra rằng các nhiễm sắc thể tự tổ chức thành từng cặp trong quá trình meiosis; các cặp đó phân chia trong quá trình phân chia meiotic theo cách mà mỗi tế bào con chỉ nhận một tế bào từ mỗi cặp. Nếu bản thân các nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền, thì hành vi này giải thích quy luật di truyền của Mendel.
