從有絲分裂前期到中期（在有絲分裂后期，著絲點斷裂，此時不存在染色單體），染色體沿其長軸發生縱裂。這樣被分成的二條染色體各稱為染色單體。開始成為一對的染色單體兩者并不分開，逐漸它們具有獨立的基質，并在其中各自形成二條染色絲。而且染色單體往往出現互相關聯的螺旋。這些螺旋的圈數在中期以前逐漸減少，并且著絲粒也開始分裂。從中期進入后期時，一對染色單體就互相完全分開，作為子染色體分別向相反的兩極移動。減數分裂的二價染色體是由4條染色單體（四分染色體）產生的。
染色單體是在有絲分裂的細胞間期就形成的。
