I cromosomi omologhi sono le coppie di cromosomi in un organismo diploide. Sono i cromosomi che si accoppiano durante la meiosi.

Ad eccezione dei cromosomi sessuali, ogni coppia ha i loci genici nelle stesse posizioni su ogni cromosoma e il centromero nella stessa posizione. Non sono geneticamente identici perché di solito hanno alleli diversi (versioni di un gene) in alcuni dei loci.

Il fatto più importante è che i cromosomi omologhi si accoppiano fisicamente per la meiosi, la divisione cellulare che produce i gameti. Durante questo accoppiamento, avviene il crossing over tra i cromatidi di ogni coppia. Questo scambio di alleli significa che la prole non è identica né all'altro, né a nessuno dei due genitori. In altre parole, il processo aumenta la variazione genetica nella popolazione.

I cromosomi sessuali si accoppiano solo lungo quelle parti dove c'è materiale genetico simile (loci) su entrambi i membri della coppia.