W przeciwieństwie do mitozy, mejoza ma na celu różnorodność genetyczną w tworzeniu haploidalnych gamet. Dzielące się komórki rozrodcze najpierw rozpoczynają ten proces w profazie I, gdzie każdy chromosom – replikowany w fazie S – składa się teraz z dwóch siostrzanych chromatyd (identycznych kopii) połączonych centralnie.
Homologiczne pary chromosomów siostrzanych – jeden z genomu matki i jeden z genomu ojca – zaczynają następnie ustawiać się obok siebie wzdłuż, dopasowując odpowiednie pozycje DNA w procesie zwanym synapsą.
Aby utrzymać homologi razem, tworzy się kompleks białkowy – kompleks synaptonemalny. Kompleks synaptonemalny ułatwia wymianę odpowiednich losowych fragmentów DNA między chromatydami niesiostrzanymi, dając nowe kombinacje alleli poprzez rekombinację homologiczną.
Gdy kompleks synaptonemalny zaczyna się rozpuszczać, struktury w kształcie litery X utrzymują homologiczne chromosomy razem, aż do zakończenia rekombinacji. Struktury – zwane chiasmatami – oznaczają obszary, w których doszło do krzyżowania się informacji genetycznej.
Ludzie wytwarzają genetycznie odrębne komórki jajowe i plemniki, a tym samym unikalne potomstwo, w wyniku mejotycznego procesu krzyżowania.
W takich narządach krzyżowanie zachodzi w jądrach diploidalnych komórek prekursorowych podczas pierwszego etapu mejozy I, zwanego profazą I. Wcześniej wszystkie chromosomy komórki replikowały się i kondensowały, tworząc struktury w kształcie litery X.
W komórce widoczne są dwa zestawy znaków X, jeden pochodzący od matki, a drugi od ojca. Co ważne, każde ramię chromosomu X jest kopią tego samego chromosomu rodzicielskiego, a takie zduplikowane pary nazywane są chromatydami siostrzanymi.
Matczyne i ojcowskie wersje tego samego chromosomu zaczynają następnie łączyć się w pary i łączyć się, gdy między nimi manifestuje się struktura białkowa zwana kompleksem synaptonemalnym.
Rezultatem są połączone pary chromosomów homologicznych, wyrównane tak, że te same geny matki i ojca pasują do siebie, które zaczynają się przeplatać. Materiał genetyczny w miejscach, w których przecinają się chromatydy niesiostrzane, odrywa się, a rozłączone segmenty ponownie przyłączają się do przeciwległych chromosomów.
Po tym skrzyżowaniu kompleks synaptonemalny rozprasza się, ale pary homologiczne pozostają połączone w punktach transferu genetycznego, indywidualnie nazywanych chiasmą, podczas większości mejozy I, krzyżując się w ten sposób na końcach chromatyd z nowymi, unikalnymi mieszankami informacji rodzicielskiej i w rezultacie jest przykładem rekombinacji genetycznej.