從孟德爾定律的發現,一百多年來人們對基因的認識在不斷深化。
基因的分離定律
1866年，奧地利學者G.J.孟德爾在他的豌豆雜交實驗論文中，用大寫字母A、B等代表顯性性狀如圓粒、子葉黃色等，用小寫字母a、b等代表隱性性狀如皺粒、子葉綠色等。他并沒有嚴格地區分所觀察到的性狀和控制這些性狀的遺傳因子。但是從他用這些符號所表示的雜交結果來看，這些符號正是在形式上代表著基因，而且至今在遺傳學的分析中為了方便起見仍沿用它們來代表基因。
20世紀初孟德爾的工作被重新發現以后，他的定律又在許多動植物中得到驗證。1909年丹麥學者W.L.約翰森提出了基因這一名詞，用它來指任何一種生物中控制任何性狀而其遺傳規律又符合于孟德爾定律的遺傳因子，并且提出基因型和表現型這樣兩個術語，前者是一個生物的基因成分，后者是這些基因所表現的性狀。
1910年美國遺傳學家兼胚胎學家T.H.摩爾根在果蠅中發現白色復眼（white eye, W）突變型，首先說明基因可以發生突變，而且由此可以知道野生型基因W+具有使果蠅的復眼發育成為紅色這一生理功能。1911年摩爾根又在果蠅的X連鎖基因白眼和短翅兩品系的雜交子二代中，發現了白眼、短翅果蠅和正常的紅眼長翅果蠅，首先指出位于同一染色體上的兩個基因可以通過染色體交換而分處在兩個同源染色體上。交換是一個普遍存在的遺傳現象，不過直到20世紀40年代中期為止，還從來沒有發現過交換發生在一個基因內部的現象。因此當時認為一個基因是一個功能單位，也是一個突變單位和一個交換單位。
20世紀40年代以前，對于基因的化學本質并不了解。直到1944年O.T.埃弗里等證實肺炎雙球菌的轉化因子是DNA，才首次用實驗證明了基因是有遺傳效應的DNA片段。
1955年S.本澤用大腸桿菌T4噬菌體作材料，研究快速溶菌突變型rⅡ的基因精細結構，發現在一個基因內部的許多位點上可以發生突變，并且可以在這些位點之間發生交換，從而說明一個基因是一個功能單位，但并不是一個突變單位和交換單位，因為一個基因可以包括許多突變單位（突變子）和許多重組單位（重組子）（見互補作用）。
1969年J.夏皮羅等從大腸桿菌中分離到乳糖操縱子，并且使它在離體條件下進行轉錄，證實了一個基因可以離開染色體而獨立地發揮作用，于是顆粒性的遺傳概念更加確立。隨著重組DNA技術和核酸的順序分析技術的發展，對基因的認識又有了新的發展，主要是發現了重疊的基因、斷裂的基因和可以移動位置的基因。