在大多数哺乳动物物种中，雌性具有两个X性染色体，而雄性具有X和Y.因此，雌性X染色体上的突变可能被第二个X上存在正常等位基因所掩盖。相反，突变在男性的X染色体上更常引起可观察到的生物缺陷，因为没有正常的X来补偿。由X染色体上的突变引起的特征变异被称为"X连锁"。

一个研究得很好的X连锁性状的例子是色盲。当视网膜光感受器红绿色觉的基因发生突变时，就可能出现色盲。虽然这种隐性突变会导致女性色盲，但她们必须拥有两条突变的X染色体。色盲在男性中更为常见，他们只有一个X染色体，因此没有第二个拷贝来潜在地补偿突变。

色盲是从母亲传给儿子的;变异的X将从母亲传给一半的儿子，他们从父亲那里得到Y。同时，色盲男性会将色盲的等位基因传递给所有的女儿，她们要么是携带者，要么是色盲，这取决于所接受的母体等位基因。偶尔，这种X连锁突变也可能是由自发突变引起的，而不是由母亲或父亲遗传引起的。

另一个被广泛研究的X连锁疾病是血友病，一种出血性疾病，以其在欧洲君主政体中的高发病率而闻名。血友病是凝血因子（VIII或IV）突变的结果，它会导致受伤后更长时间的出血，并可能导致自发性关节出血。虽然目前还没有治愈血友病的方法，但基因治疗正在探索一种可能性。