Chromosomos, kuriose yra genetinės informacijos daugelio skirtingų organizmų ląstelėse, gali mutuoti dėl įvairių skirtingų procesų, dažnai kenkiant mutavusiam organizmui. Chromosomos mutacija vyksta chromosomų lygyje, o tai reiškia, kad tam tikru būdu pakeičiamas visas chromosomos struktūrinis vienetas. Dažnai manoma, kad chromosomos mutacija skiriasi nuo genų mutacijos, kai dėl mutacijos pakeičiamas tik vienas chromosomos genas. Chromosomų mutacijos įvyksta didesniu mastu ir paveikia didelę visos chromosomos dalį, todėl viena mutacija gali būti paveikta daug genų.
Chromosomų mutacija paprastai klasifikuojama pagal konkrečius chromosomos ar chromosomų struktūrinius pokyčius. Pavyzdžiui, vienas mutacijų tipas yra sintezė; jis atsiranda, kai dvi skirtingos chromosomos arba chromosomų segmentai susilieja į vieną. Tyrėjai iš tikrųjų mano, kad antroji žmogaus chromosoma yra dviejų chromosomų sintezė, kurią turėjo protėviai iki žmogaus. Kitas chromosomų mutacijų tipas vadinamas inversija ir atsiranda, kai apverčiamas chromosomos segmentas. Inversijos dažnai nesukelia jokių matomų organizmo mutacijų, nes visa genetinė informacija paprastai yra nepažeista ir nepakitusi, nors taip būna ne visada.
Kai chromosomos mutacija pakeičia konkretaus geno kopijų skaičių organizmo genome, daug didesnė tikimybė, kad ji sukels kokį nors pastebimą ar reikšmingą poveikį organizmui. Įprastos šios formos mutacijos apima intarpus, kurie į chromosomą įterpia naują segmentą, ir delecijas, kurios pašalina segmentą iš chromosomos. Dėl abiejų šių tipų chromosomų mutacijų pasikeičia esamo geno ar genų kopijos. Pernelyg didelė arba nepakankama geno ekspresija, kuri gali atsirasti dėl tokių mutacijų, gali sukelti drastišką poveikį genų ekspresijai organizme. Pavyzdžiui, vaisinės muselės Drosophila melanogaster baltosios mutacijos atveju, jei nepavyksta pakankamai išreikšti akių pigmentaciją koduojančio geno, musės atsiranda baltomis akimis.
Tyrėjai turi daug skirtingų būdų, kaip nustatyti tam tikrą chromosomos mutaciją arba genų mutaciją. Skirtingus genetinius požymius turintys organizmai gali būti sukryžminti įvairiais deriniais, kad būtų sukurtas bendras „žemėlapis“, nurodantis tam tikros mutacijos vietą. Tyrėjai taip pat gali sekvenuoti organizmo genomo dalis. Sekvenavimas suteikia tyrėjams išsamų vaizdą apie organizmo genetinę informaciją ir jo vietą chromosomoje.