基因工程的遗传学原理是基因重组。基因重组指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合。其发生在二倍体生物的每一个世代中。每条染色体的两份拷贝在有些位置可能具有不同的等位基因，通过互换染色体间相应的部分，可产生与亲本不同的重组染色体。重组来源于染色体物质的物理交换，减数分裂前期，每条染色体有4份拷贝，所有的4份拷贝紧密相连，发生联会。这个结构称为二阶体，二阶体的每条染色体单元称为染色单体，染色体物质的两两交换就发生在不一样的染色单体（非姐妹染色单体）之间。另外基因是一个包含必要的信息，在可控制的方式生产功能的RNA产物的核酸段。