Мейоз разворачивается в специализированных клетках гонад (яички у мужчин, яичники у женщин). В отличие от митоза, который создает «повседневные» клетки для включения в существующие ткани, мейоз создает гамет, которые при оплодотворении сливаются с гаметами противоположного пола.

Мейоз делится на мейоз I и мейоз II. При мейозе I вместо всех 46 хромосом, образующих линию вдоль метафазной пластинки, как при митозе, гомологичные хромосомы «выслеживают» друг друга и спариваются, обмениваясь некоторой ДНК в процессе. То есть материнская хромосома 1 связывается с отцовской хромосомой 1 и так далее для остальных 22 хромосом. Эти пары называются бивалентами.

Для каждого бивалента гомологичная хромосома от отца останавливается на одной стороне метафазной пластинки, а гомологичная хромосома от матери опирается на другую. Это происходит независимо в каждой двухвалентной, так что случайное количество хромосом с отцовской и материнской исходами на каждой стороне метафазной пластинки. Процессы обмена ДНК (например, рекомбинация) и случайного выравнивания (независимый ассортимент) обеспечивают разнообразие потомства благодаря практически неограниченному диапазону ДНК, что приводит к образованию гамет.

Когда клетка, подвергающаяся мейозу I, делится, каждая дочерняя клетка имеет одну реплицированную копию всех 23 хромосом, а не 46 хроматид а-ля митоз. Таким образом, все 46 центромер не подвержены влиянию мейоза II.

Мейоз II для всех практических целей является митотическим делением, так как хроматиды от мейоза I отделяются в центромерах. Окончательный результат обеих стадий мейоза - четыре дочерние клетки в двух разных идентичных парах, каждая с 23 отдельными хромосомами. Это позволяет сохранить 46 хромосом, когда мужские гаметы (сперматоциты) и женские гаметы (октоэты) участвуют в оплодотворении.