בסוף המאה ה-19, לאחר שמנדל ביצע את תצפיותיו של הורשה בצמחי האפונה, שדרוגים במיקרוסקופיה איפשרו למדענים לתאר בפירוט בפעם הראשונה מבנים תת-תאיים. לאחר שתהליכי המיטוזה והמיוזה נצפו ותוארו, נטען שכרומוזומים הם חלקיקי התורשה של מדנל. התיאוריה הכרומוזומלית של תורשה מתארת כיצד התנהגותם הפיזית של כרומוזומים מסבירה את חוקי ההפרדה וההתפלגות העצמאית של מנדל.אורגניזמים שמתרבים ברבייה מינית נושאים שני עותקים של כל כרומוזום בתאים הסומטיים שלהם, שאינם תאי רבייה. במהלך מיוזה, זוגות של כרומוזומים הומולוגיים המכילים את אותם הגנים, מפוצלים ומופרדים אל הגמטות, כך שכל גמטה מקבלת עותק אחד של כל כרומוזום, בדיוק כפי שמנדל תיאר בחוק ההפרדה שלו. זוגות של כרומוזומים שונים, או לא הומולוגיים, לא מחוברים אחד לשני ומופרדים אל הגמטות ללא תלות זה בזה, כפי שמתואר בחוק ההתפלגות העצמאית של מנדל.לאחר הפרייה, הגמטות מחברות את החומר הגנטי שלהם כדי לייצר אורגניזם שיכיל שני עותקים של כל כרומוזום, ולפיכך גם שני עותקים של כל גן, אחד שהועבר מהאם ושני שהועבר מהאב, בדיוק כפי שמנדל חזה בהתבסס על דפוסי ההורשה שהוא זיהה בצמחי האפונה.