Группы гомологичных генов, имеющих значительные сходства в своих последовательностях. Многие белок-кодирующие гены образуют семейства. Число членов в этих семействах может исчисляться от нескольких единиц до десятков и сотен, а в некоторых случаях и тысяч генов*. Обнаружены семейства миозиновых и актиновых генов, генов гистонов, аполипопротеинов и иммуноглобулинов (см. также Рефлектины). Семейства генов α-глобинов представлены кластерами на 16 хромосоме, а генов β-глобинов кластерами на 11-хромосоме**. Семейства генов возникают за счёт механизма дупликации в результате ошибок репликации и рекомбинации. Различия в процессах мутирования отдельных членов семейства постепенно приводят к появлению мультигенных семейств. Члены семейства могут быть локализованы не только в одной хромосоме, но и рассредоточены по всему геному.
*Расшифровка в 2015 г генома калифорнийского двупятнистого осьминога (Octopus bimaculaides) показала присутствие в его геноме нескольких семейств генов, в частности, обширного семейства протокадхеринов, отвечающих за нейрогенез и кратковременные взаимодействия между нейронами (см. Протокадхерины). Генов протокадхеринов у осьминога насчитали 1800. В литературе известно только одно, ещё более обширное семейство – это семейство генов обонятельных рецепторов у слонов, коих обнаружено 2000! Кстати, у осьминога и общее число белок-кодирующих генов больше, чем у человека, и составляет 33 тысячи, а у нас таких генов пока известно не более 26 тысяч (см. Принцип “дополнительности”).
**В этих кластерах наличествуют и псевдогены (см. Псевдогены).