同源染色體是在二倍體生物細胞中，形態、結構基本相同的染色體，并在減數第一次分裂的四分體時期中彼此聯會(若是三倍體及其他奇數倍體生物細胞，聯會時會發生紊亂)，最后分開到不同的生殖細胞(即精子、卵細胞)的一對染色體，在這一對染色體中一個來自母方，另一個來自父方。

而在同源染色體中，通常不談x y染色體，X Y染色體主要為部分同源的染色體。在嚴格定義下，同源染色體主要是在一對的染色體中，有同樣的大小，形狀，基因座，在此XY染色體則為不同大小和形狀，所以有些書本中，不予認為是同源染色體。