Un polyploïde porte plus de deux jeux complets de chromosomes. Un autopolyploïde possède plusieurs jeux issus d’une même espèce (une méiose ratée donne un gamète diploïde ; deux gamètes de ce type donnent un tétraploïde) ; un allopolyploïde associe les jeux de deux espèces après une hybridation. L’hybride diploïde AB, où aucun chromosome n’a d’homologue, ne peut pas les apparier à la méiose et il est stérile ; si son génome double pour donner AABB, chaque chromosome retrouve un partenaire, la méiose fonctionne et la nouvelle plante est fertile — mais elle ne peut plus se croiser avec aucun des deux parents (un descendant AAB est stérile). La polyploïdie crée ainsi une espèce nouvelle en une seule étape, et environ un tiers des espèces de plantes à fleurs sont apparues de cette façon : le blé tendre est un hexaploïde AABBDD issu de trois graminées, le fraisier cultivé un octoploïde, le cotonnier et le tabac des allotétraploïdes, et la lignée des vertébrés elle-même a doublé deux fois son génome près de son origine. Les polyploïdes sont en général plus grands que leurs ancêtres diploïdes (plus d’ADN, des cellules plus grosses) et très recherchés par les sélectionneurs.