二階體中的兩條染色單體在相應的位點發生斷裂,斷裂的兩端成“十”字形重接,產生新的染色單體。每一條新染色單體之間的接點的一端包含來自一條染色單體的物質,另一端包含另一條染色單體的物質。
發生重組的必須條件是兩條DNA鏈的互補性。每條染色單體包含一條長的雙鏈DNA,發生重組的斷裂位點依賴于位點附近堿基的互補配對。當雙鏈中的一條鏈與另一條雙鏈的一條鏈發生交叉時,將形成一條雜合DNA。每個重組包括左側親本雙鏈體DNA通過一段雜合DNA與右側的另一條親本雙鏈體相連。
雜合DNA的形成同時也要求兩條重組雙鏈體的序列相鄰,并能在兩條互補鏈之前配對。如果兩條親本雙鏈DNA在重組區域沒有差別,將形成完全互補配對的雜合DNA。若在該區域內,兩條親本雙鏈DNA存在小差異,這種反應也能發生但雜合DNA存在錯配點。錯配點將在后續進行錯配糾正。
從廣義上講,任何造成基因型變化的基因交流過程,都叫做基因重組。而狹義的基因重組僅指涉及DNA分子內斷裂—復合的基因交流。真核生物在減數分裂時,通過非同源染色體的自由組合形成各種不同的配子,雌雄配子結合產生基因型各不相同的后代,這種重組過程雖然也導致基因型的變化,但是由于它不涉及DNA分子內的斷裂c復合,因此,不包括在狹義的基因重組的范圍之內。