同源染色體是在二倍體生物细胞中,形态、结构基本相同的染色体。一对同源染色体在受精时配对,其中一个来自母方,另一个来自父方,故名稱中的同源並非指兩條染色體來自同一名親代(同源的英文homologous也有同型、對應的意思)。同源染色體在减数第一次分裂(参考减数分裂)的四分体时期中彼此聯會(若是三倍体及其他奇数倍体生物细胞,联会时会发生紊亂)最后分开到不同的生殖细胞(即精子、卵细胞/极核)的一对染色体。尽管XY染色体仅部分同源,但因其能在减数分裂过程中发生联会,因此一般认为XY染色体也是同源染色体。
不屬于同一對的染色體稱為非同源染色體。