基因重組（也稱為基因重組）是不同生物體之間遺傳物質的交換，導致產生的后代具有不同于父母雙方的特征組合。 在真核生物中，減數分裂期間的基因重組可以產生一組新的遺傳信息，這些信息可以進一步從父母傳給后代。 大多數重組是自然發生的，可分為兩類：（1）染色體間重組，通過獨立排列的等位基因發生，這些等位基因的位點位于不同但同源的染色體上（減數分裂 I 中成對的同源染色體的隨機方向）； & (2) 染色體內重組，通過交換發生。

在真核生物的減數分裂過程中，基因重組涉及同源染色體的配對。這之后可能是染色體之間的信息傳遞。信息傳遞可能在沒有物理交換的情況下發生（一段遺傳物質從一條染色體復制到另一條染色體，而捐贈的染色體沒有被改變）（見圖中的 SDSA 途徑）； 或者通過 DNA 鏈的斷裂和重新結合，形成新的 DNA 分子。

重組也可能發生在真核生物的有絲分裂期間，其中它通常涉及染色體復制后形成的兩條姐妹染色體。 在這種情況下，不會產生新的等位基因組合，因為姐妹染色體通常是相同的。 在減數分裂和有絲分裂中，重組發生在相似的 DNA 分子（同源序列）之間。 在減數分裂中，非姐妹同源染色體彼此配對，因此重組特征性地發生在非姐妹同源物之間。 在減數分裂和有絲分裂細胞中，同源染色體之間的重組是 DNA 修復中常用的機制。

基因轉換——使同源序列相同的過程也屬于基因重組。

基因重組和重組 DNA 修復也發生在使用無性繁殖的細菌和古細菌中。

可以在實驗室（體外）環境中人工誘導重組，產生用于疫苗開發等目的的重組 DNA。

具有適應性免疫系統的生物體中的 V(D)J 重組是一種位點特異性基因重組，可幫助免疫細胞快速多樣化以識別和適應新的病原體。

在減數分裂期間，突觸（同源染色體的配對）通常先于基因重組。

基因重組由許多不同的酶催化。 重組酶是在重組過程中催化鏈轉移步驟的關鍵酶。 RecA 是大腸桿菌中發現的主要重組酶，負責修復 DNA 雙鏈斷裂 (DSB)。 在酵母和其他真核生物中，修復 DSB 需要兩種重組酶。 RAD51 蛋白是有絲分裂和減數分裂重組所必需的，而 DNA 修復蛋白 DMC1 對減數分裂重組具有特異性。 在古細菌中，細菌 RecA 蛋白的直系同源物是 RadA。

細菌重組

在細菌中有：

• 常規細菌重組，以及遺傳物質的無效轉移，表示為
• 不成功的轉移或流產轉移，這是指將供體細胞的任何細菌 DNA 轉移到受體，受體已將傳入的 DNA 設置為受體遺傳物質的一部分。 在以下轉導和綴合中記錄了流產轉移。 在所有情況下，傳播的片段都會被培養物的生長稀釋。

在真核生物中，染色體交換促進了減數分裂期間的重組。 交叉過程導致后代具有與其父母不同的基因組合，并且偶爾會產生新的嵌合等位基因。 基因重組帶來的基因改組產生了更多的遺傳變異。 它還允許有性繁殖的生物體避免 Muller's ratchet，在這種情況下，無性種群的基因組往往會隨著時間的推移積累比其他類型的有益或逆轉突變更多的有害突變。

染色體交叉涉及從每個父母繼承的成對染色體之間的重組，通常發生在減數分裂期間。 在前期 I（粗線期階段），四個可用的染色單體彼此緊密排列。

在這種形成過程中，兩條染色單體上的同源位點可以緊密配對，并可以交換遺傳信息。

因為在染色體上的任何位置都可能發生重組，概率很小，所以兩個位置之間的重組頻率取決于它們之間的距離。 因此，對于在同一條染色體上距離足夠遠的基因，交叉的數量足以破壞相關性。