遺傳的染色體學說的證據來自于這樣的實驗，一些特殊基因的遺傳行為和性染色體（sexchromosome）傳遞的關系。性染色體在高等真核生物的兩種性別中是不同的。性染色體的發現為Sutton-Boveri的學說提供了一個實驗證據。
在孟德爾以前（1891年）德國的細胞學家亨金（Henking,H）曾經用半翅目的昆蟲蝽做實驗，發現減數分裂中雄體細胞中含11對染色體和一條不配對的單條染色體，在第一次減數分裂時，它移向一極，亨金無以為名，就稱其為“X”染色體。后來在其它物種的雄體中也發現了“X”染色體。
1900年麥克朗（McClung,C.E）等就發現了決定性別的染色體。他們采用的材料多為蚱蜢和其它直翅目昆蟲。1902年麥克朗發現了一種特殊的染色體，稱為副染色體（accessorychromosome）。在受精時，它決定昆蟲的性別。1906年威爾遜（Wilson,E.B）觀察到另一種半翅目昆蟲(Proteror)的雌體有6對染色體，而雄性只有5對，另外加一條不配對的染色體，威爾遜稱其為X染色體，其實雌性是有一對性染色體，雄性為XO型。
在1905年斯蒂文斯（Stevens,N）發現擬步行蟲屬（Tenebriomolitor）中的一種甲蟲雌雄個體的染色體數目是相同的，但在雄性中有一對是異源的，大小不同，其中有一條雌性中也有，但是是成對的；另一條雌性中怎么也找不到，斯蒂文斯就稱之為Y染色體。在黑腹果蠅中也發現了相同的情況，果蠅共有4對染色體，在雄性中有一對是異形的染色體。在1914年塞勒（Seiler,J）證明了在雄蛾中染色體都是同形的，而在雌蛾中有一對異形染色體。他們根據異形染色體的存在和性別的相關性，發現了性染色體，現在已完全證實了他們的推論是完全正確的。嚴格地說異形染色體的存在僅是一條線索，而不是證據，不能因為存在異形染色體，就表明其為性染色體。一定要通過實驗證明這條染色體上存在決定性別的主要基因，方能定論。
2005年3月17日，在Nature雜志上發表的一篇文章宣告基本完成對人類X染色體的全面分析。對X染色體的詳細測序是英國WellcomeTrustSanger研究中心領導下世界各地多所著名學院超過250位基因組研究人員共同完成的，是人類基因組計劃的一部分。
從屬于NIH的美國國家人類基因組研究院的負責人弗朗西絲.柯林斯博士(FrancisS.Collins,Ph.D)表示“對X染色體的詳細研究成果代表了生物學和醫藥學領域進展的一個新的里程碑。新的研究確認了X染色體上有1098個蛋白質編碼基因--有趣的是，這1098個基因中只有54個在對應的Y染色體上有相應功能.....[詳細]
染色體研究是臨床遺傳學研究的基礎。測序結果表明X染色體包涵多達1100種基因。但另人吃驚的是，與之相關的疾病也有百余種，如X染色體易碎癥、血友病、孤獨癥、肥胖肌肉萎縮病和白血病等。看來這條染色體決不容小視！
X染色體對應的另一半就是Y染色體。人類Y染色體的測序工作也已經完成，并且發現它并沒有人們之前想象的那樣脆弱。Y染色體上有一個“睪丸”決定基因則對性別決定至關重要。目前已經知道的與Y染色體有關的疾病有十幾種。