Число хромосом может варьировать у представителей одного и того же вида (внутривидовая изменчивость по числу хромосом) или одной и той же близкородственной группы (одному роду) организмов. Это происходит по причине распада крупных хромосом на мелкие фрагменты с последующим приобретением ими теломер и центромер, а также, напротив, в результате слияния малых хромосом в более крупные (см. Телоцентрические хромосомы). Интересно, что эти различия не являются препятствием для скрещивания и получения плодовитого потомства. Такой полиморфизм встречается у насекомых, млекопитающих и растений. Среди млекопитающих наибольшим разнообразием по числу хромосом отличаются олени (Cervidae). В соматических клетках благородного оленя (Cervus elaphus) содержится 68 хромосом (2n), а у северного оленя (Rangifer tarandus) – 70 хромосом. У китайского мунтжака (Muntiacus reevisi) диплоидный набор представлен 46-ю хромосомами, а у Muntiacus muntjak их только 6 (у самок)* при почти одинаковом количестве ДНК в соматических клетках у этих двух видов. Следует отметить, что эти два вида трудноразличимы морфологически и по размерам взрослых особей. Значительный полиморфизм числа хромосом встречается также у диких кабанов. У полёвок, обитающих на разных берегах Енисея, различия касаются числа добавочных хромосом (см. Хромосомы добавочные (B-хромосомы), Полиморфные популяции).
*У самцов есть дополнительная малая половая хромосома Y2.