染色體數目加倍主要發生在細胞有絲分裂或減數分裂過程中特定階段。有絲分裂后期、減數第一次分裂后期、減數第二次分裂后期是染色體數目可能加倍的關鍵時期。
1、有絲分裂后期：姐妹染色單體分離后向兩極移動，此時細胞內染色體數量暫時性加倍。紡錘絲牽引使兩組相同染色體分別移向細胞兩極，為后續胞質分裂形成兩個二倍體子細胞奠定基礎。
2、減數第一次分裂后期：同源染色體分離導致次級精母細胞或次級卵母細胞染色體數目減半。但若發生紡錘體異常，同源染色體未正常分離可形成n=2的非整倍體配子。
3、減數第二次分裂后期：姐妹染色單體分離時若出現異常，可能產生二倍體配子。該現象在植物遠緣雜交中常被人工誘導用于創造多倍體新品種。
4、受精過程：雌雄配子結合形成二倍體合子屬于自然狀態下的染色體加倍。某些低等生物通過自體融合也能實現染色體組倍增。
5、核內復制：細胞周期中DNA復制后未進行胞質分裂會導致染色體倍數增加。腫瘤細胞和某些植物愈傷組織常出現此類異常復制現象。
維持正常染色體數目對生物遺傳穩定性至關重要。日常應避免接觸電離輻射和化學誘變劑，備孕期間需特別注意環境致畸因素。多倍體現象在植物育種中具有應用價值，但人類染色體數目異常往往導致嚴重發育缺陷。
