Chromosomy homologiczne mają wspólne geny, kolejność genów i przybliżoną długość. Lokalizacja genu jest nazywana jego loci. Dla każdego genu, który istnieje w określonych loci na jednym chromosomie homologicznym, ten sam gen istnieje w tym samym loci na drugim chromosomie pary homologicznej.
Organizm dziedziczy jeden chromosom homologicznej pary od macierzystego rodzica i drugiego chromosomu od rodzicielskiego rodzica. Chociaż oba chromosomy mają te same geny i loci, mogą one posiadać różne allele lub wersje tych genów. Na przykład, odziedziczony matczynie chromosom w roślinie grochu może zawierać allel, który koduje zielony strąk, podczas gdy allel dla żółtego strąka można znaleźć w tym samym miejscu na odziedziczonym po ojcu homologicznym chromosomie. Różnice między allelami genu są określane przez odchylenia w ich sekwencjach DNA.
Diploidalny organizm posiada dwie kopie każdego rodzaju chromosomu, z potencjalnym wyjątkiem chromosomów płci, w każdej z ich komórek. Ludzie, na przykład, mają w sumie 46 chromosomów w swoich komórkach. Ludzkie samice mają dwie kopie chromosomu płci zwanego chromosomem X, więc mają 23 zestawy homologicznych chromosomów. Ludzcy mężczyźni mają jednak jeden chromosom X płci i jeden chromosom Y, więc mają 22 zestawy chromosomów homologicznych i dwa chromosomy płciowe, które nie są homologiczne.
