Los cromosomas sexuales, al igual que los autosomas, llevan asociados genes que controlan determinados caracteres; sin embargo, la manifestación de estos no se produce de la misma manera que ocurre en los anteriores, porque estos no son homólogos en ambos sexos.

En la especie humana, los genes ligados al sexo pueden ir en el cromosoma X o en el cromosoma Y:

• Caracteres ligados al cromosoma Y o de herencia holándrica: son caracteres que sólo pueden manifestar y transmitir los individuos varones. Todos los hijos varones de un hombre con el carácter, lo manifiestan. Ninguna hija del hombre lo recibe. Un ejemplo de estos es la hipertricosis auricular (excesivo crecimiento del vello en el interior de las orejas).

• Caracteres ligados al cromosoma X: suelen ser caracteres recesivos, pero al no aparecer dos copias en ambos sexos, no se manifiestan de la misma manera en ellos. En las mujeres tienen que aparecer en homocigosis para manifestarse, mientras que en hombres se manifiestan con aparecer en el único cromosoma X. Algunos ejemplos de este tipo de herencia son el daltonismo y la hemofilia.