Tái tổ hợp di truyền là sự sắp xếp lại các gen để tạo ra con cái có các tổ hợp tính trạng khác với bố hoặc mẹ. Tái tổ hợp là nguồn gốc của sự đa dạng di truyền ở các sinh vật sinh sản hữu tính.
Trong quá trình tiên phát I của meiosis, việc tạo ra các tế bào giới tính, các cặp nhiễm sắc thể từ mỗi dòng bố mẹ tiếp xúc chặt chẽ với nhau. Đôi khi, nhiễm sắc thể của người mẹ và người cha bắt chéo nhau, và khu vực tiếp xúc này là một vùng huyết nhiệt. Cuối cùng, chiasma bị vỡ và các phần của nhiễm sắc thể trao đổi từ chỗ này sang chỗ khác. Sự kiện này tạo ra các tế bào giới tính có tổ hợp gen khác với nhiễm sắc thể của cha mẹ.
Một số gen nằm rất gần nhau trên một nhiễm sắc thể và ít có khả năng chuyển đổi trong một sự kiện lai tạp; đây là những gen liên kết. Tùy thuộc vào mức độ gần gũi của chúng, các gen liên kết có khả năng cao di truyền cùng nhau. Một ví dụ phổ biến về các gen liên kết là tóc đỏ và tàn nhang. Tàn nhang là một dị thường về sắc tố da do gen MC1R. Gen này nằm gần gen mã hóa tóc đỏ, có nghĩa là chúng có xu hướng dính vào nhau và chống lại sự lai tạp.
Nếu các đoạn nhiễm sắc thể giao nhau không giống hoặc không tương đồng, thì một đột biến chuyển đoạn sẽ xảy ra. Các đột biến chuyển vị đôi khi làm phát sinh các tế bào ung thư.
