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Les chromosomes sont des éléments permanents du noyau cellulaire (chez les organismes Eucaryotes), invisibles en temps normal, mais qui deviennent apparents au microscope optique lors des divisions cellulaires (mitoses) et de la formation des cellules sexuelles (méioses). Chez les Procaryotes, le chromosome principal est présent au sein du cytoplasme, au niveau d’une structure mal définie et qualifiée de nucléoïde, mais reste invisible en microscopie optique, même lorsque la cellule se divise.
Chaque chromosome est constitué d'une molécule d'ADN filiforme, porteuse d’unités d’information génétique appelées « gènes ». Cette longue molécule est associée à des groupements de protéines (histones) qualifiés de nucléosomes, autour desquels elle s’enroule. L’ensemble des nucléosomes associés à une molécule d’ADN se condense sous forme d’une spirale complexe au cours de la division cellulaire, ce qui fait apparaître les chromosomes sous l’aspect de bâtonnets compacts, et permet de les visualiser.