Chromosomy, które występują w parach w organizmach diploidalnych. Każda para chromosomów homologicznych składa się z dwóch chromosomów, z których jeden pochodzi od matki, a drugi od ojca. Zawierają analogiczne geny, o podobnej funkcji, choć mogą posiadać ich różne warianty – allele. Podczas profazy I mejozy chromosomy homologiczne układają się parami tworząc biwalenty. Umożliwia to zajście procesu crossing-over, co sprzyja występowaniu różnorodności genetycznej.