Zmienność genetyczna jest wynikiem mutacji, przepływu genów między populacjami i rozmnażania płciowego. W organizmach rozmnażających się bezpłciowo, niektóre mutacje genetyczne mogą wciąż wynikać z przypadkowej mutacji.
Mutacje lub zmiany w kodowaniu DNA, nadają się do genetycznej zmienności, gdy są dziedziczne, co oznacza, że przechodzą między pokoleniami od rodziców do potomstwa. Mutacje mogą być szkodliwe lub korzystne, a oba rodzaje mutacji są dziedziczne. Przeniesienie materiału genetycznego między populacjami jest również ważnym czynnikiem wpływającym na zmienność genetyczną; populacje w izolacji są narażone na ryzyko chowu wsobnego i wzmocnienia szkodliwych mutacji.
Organizmy, które rozmnażają się seksualnie, mają o wiele wyższy stopień zmienności genetycznej niż organizmy bezpłciowe. Podczas mejozy, podział komórek płciowych, materiał genetyczny w postaci chromosomów sortuje się losowo między komórkami. W organizmach o dużej liczbie chromosom ten niezależny asortyment prowadzi do ogromnej liczby możliwych kombinacji genów. Niezależny asortyment jest również powodem, że w większości przypadków nie ma określonych zestawów cech, które zawsze dziedziczą się razem.
Przekraczanie jest innym produktem mejozy, która prowadzi do zmiany. Podczas mejozy chromosomy często są bardzo blisko siebie, a nawet zachodzą na siebie. To nakładanie się czasami prowadzi do wymiany materiału genetycznego, co jeszcze bardziej miesza możliwe kombinacje genów.
