Виняток із загального правила тотожності гомологічниххромосом за розміром і формою представляють статеві хромосоми. У більшості видів самка має дві ідентичні статеві хромосоми, звані X-хромосомами, тоді як самець має тільки одну X-хромосому і ще одну, меншу за розмірами статеву хромосому, яка називається Y-хромосомою, з якої його X-хромосома кон'югує в мейозі. Таким чином, чоловіки мають 22 пари звичайних хромосом (або аутосом) плюс одну Х- і одну Y-хромосому, а жінки - 22 пари звичайних хромосом плюс дві X-хромосоми. У метеликів і птахів самці, навпаки, мають дві X-хромосоми, а самки - X- і Y-хромосому!
У людини і у інших видів, у яких самець має одну Х- і одну Y-хромосому, утворюються сперматозоїди двох типів: одна половина їх містить X-хромосому, а інша - Y-хромосому. Всі яйцеклітини містять по одній X-хромосомі. Запліднення яйцеклітини (з X-хромосомою) сперматозоїдом, що містить X-хромосому, веде до утворення жіночої зиготи XX; запліднення ж її сперматозоїдом з Y-хромосомою дає чоловічу зиготу XY. Так як число сперматозоїдів з X-хромосомою і з Y-хромосомою приблизно однаково, хлопчики і дівчатка народжуються приблизно в однаковій кількості. Однак на кожні 100 дівчаток народжується близько 106 хлопчиків, а співвідношення чоловічих і жіночих зигот в момент зачаття, як вважають, ще вище. Одне з можливих пояснень такої нерівності полягає в тому, що Y-хромосома менше X-хромосоми, тому що містять її сперматозоїди легше тих, які містять X-хромосому, і можуть плисти трохи швидше; таким чином, вони запліднюють яйцеклітини дещо частіше, ніж в половині випадків.
Хоча до моменту народження є невеликий надлишок хлопчиків, смертність серед них в перші 10 років життя трохи вище, ніж серед дівчаток, так що до 10 років співвідношення статей вирівнюється; в подальшому ця неоднакова смертність призводить до того, що жінок виявляється навіть більше, ніж чоловіків.