減數分裂（Meiosis）進行兩次細胞分裂，產生四個單倍體子細胞，每個子細胞含有親體細胞的一半染色體。它首先通過分離減數分裂I期中的同源染色體，再通過分離減數分裂II期中的姐妹染色單體，將生殖細胞中的染色體數量減少一半 。減數分裂I期的過程通常比減數分裂II期長，因為染色質復制需要更多的時間，并且同源染色體在分裂I期通過配對和染色體聯會適當定位和分離也需要時間 。減數分裂過程的遺傳重組（通過隨機分離）和交會產生的每個子細胞，均含有來自母體和父體編碼基因的不同組合 。這種基因重組允許引入新的等位基因配對和遺傳變異。生物間的遺傳變異通過提供更廣泛的自然選擇的遺傳特性來促使種群更加穩定 。因此，減數分裂不僅是保證生物種染色體數目穩定的機制，同且也是物種適應環境變化不斷進化的機制。
1 前期I
減數分裂I期的前期I中，DNA已經經歷了復制，因此，每個染色體由兩個相同的染色單體組成（姐妹染色體），這些染色體由一個共同的著絲粒連接 。在前期I的合子階段，同源染色體相互配對。這種配對通過聯會過程發生，其中聯會復合體 被組裝并沿著它們的長度方向與同源染色體連接 。發生在同源染色體之間內聚交聯，有助于它們抵抗同源染色體的被拉開直到減數分裂后期。遺傳交叉是一種重組，發生在前期I的粗線期。另外經常發生的另一種類型的重組是合成依賴性鏈退火重組（SDSA）。 SDSA重組涉及配對同源染色單體之間的信息交換，但不涉及物理交換。 SDSA重組也不會導致交叉。在交叉過程中的基因的交換是通過染色體同源部分的斷裂和結合來實現的。交換發生在稱為交叉站點的場所。一旦交叉發生，該交叉站點將于同源染色體結合，并伴隨其后的染色體分離過程。無論是非交換還是交換類型的重組都能起到修復DNA損傷作用，特別是雙鏈斷裂的修復。在前期I的雙線期階段，聯會復合體分解，在此之前同源染色體分離，但姐妹染色單體仍通過著絲粒保持不分離。
2 中期I
在減數分裂I的中期I中，同源染色體對（也稱為二價體或四分體）沿著中期板隨機排列。這種隨機排列也是細胞引入遺傳變異的另一種方式。此時，從紡錘體主軸桿兩端發出的減數分裂紡錘體通過著絲點與每個同源物（每對姐妹染色單體）相連。
3 后期I
在減數分裂I的后期I中，同源染色體彼此分開。同源物被分離酶切割后，會釋放出將同源染色體臂保持在一起的粘連蛋白。這使得交叉站點得到釋放，同源物移動到細胞的相反極 [2] 。同源染色體被隨機分離到兩個子細胞中，這兩個子細胞將經歷減數分裂II以產生四個單倍體子代生殖細胞 。
4 減數分裂II
在減數分裂I中同源染色體的四分體分離之后，姐妹染色單體也進行了分離。兩個單倍體（因為染色體數目減少了一半）子細胞在減數分裂II中進行另一次細胞分裂，但不進行另一輪染色體復制 。兩個子細胞中的姐妹染色單體在后期II被核紡絲纖維拉開，產生四個單倍體子細胞 。