Zmienność chromosomowa polega na zmianach sekwencji nukleotydów lub na zmianie ilości chromosomów. Podobnie jak w przypadku genów, uszkodzenia chromosomów są bardzo często reperowane przez białka. Istnieje cały system enzymatyczny odtwarzający z powrotem cały chromosom. Podczas reperacji mogą jednak zajść błędy. Na przykład oderwany fragment może zostać przyłączony do innego, niehomologicznego chromosomu, lub dwa takie same fragmenty mogą się znaleźć obok siebie. Jeśli chromosom pęknie w dwóch miejscach, oderwany fragment może zostać włączony, ale odwrotnie.
Ilość chromosomów może się zmienić na skutek zaburzeń w czasie mitozie lub mejozie. Na przykład chromosomy homologiczne zamiast rozdzielić się do dwóch różnych powstających komórek, oba przechodzą do jednej. Taki nieprawidłowy podział 21 chromosomu u ludzi powoduje chorobę zwaną zespołem Downa.

Zespół Downa. (rys)
Zespół Downa jest nieuleczalną chorobą wynikającą z obecności dodatkowego chromosomu w 21 parze. Normalni ludzie mają diploidalną liczbę chromosomów równą 46. Chorzy mają 2n=47. Niemowlęta trisomiczne rodzą się z częstością jedno na około 700 (8) (11)urodzeń, przy czym stwierdzono, że szansa urodzenia dziecka z zespołem Downa zwiększa się wraz z wiekiem matki.

Jeśli chromosomy w ogóle się nie rozejdą przy podziale to powstanie komórka z podwójnym zestawem. Gameta z podwójnym zestawem chromosomów połączona przy zapłodnieniu z normalną stworzy poliploida o trzech zestawach chromosomów.
Zmiany chromosomowe mogą być wywoływane różnymi czynnikami. Na przykład alkaloid kolchicyna (Czechowski) dezorganizując wrzeciono podziałowe wywołuje mutacje chromosomowe, w wyniku których powstają polipliody. Ten związek chemiczny jest używany w hodowli roślin.
Mutacje poliploidalne odegrały dużą rolę w ewolucji roślin.