Tính trạng nào di truyền liên kết với giới tính, thì tính trạng đó được quy định bởi alen định vị ở vùng không tương đồng trên NST giới tính (X và Y hoặc Z và W). Thường gặp các trường hợp khác nhau như sau.

Alen trội ở X

Khi alen trội ở vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X sẽ gây ra quá trình di truyền gen trội liên kết X, trong đó nếu chỉ một bên bố hay mẹ mang một alen trội này, thì 50% số con biểu hiện tính trạng này. Ở sơ đồ minh hoạ sau đây, alen này kí hiệu là A (trội), còn a là lặn.

P: ♂ XAY × ♀ XaXa → F1: ♀XAXa + ♂ XaY. Hoặc:

P: ♂ XaY × ♀ XAXa → F1: ♀XAXa + ♀XaXa + ♂XAY + ♂XaY.

Ở người, các rối loạn di truyền do alen trội ở X đã phát hiện khá nhiều, như:

• Bệnh sắc tố Incontinentia.
• Hội chứng Alport.
• Hội chứng Rett.
• Hội chứng Fragile X.
• Hội chứng suy tuyến cận giáp.
• Hội chứng Coffin–Lowry.

Alen lặn ở X

Khi alen lặn ở vùng không tương đồng của nhiễm sắc thể giới tính X (hoặc W), thì ở cá thể thuộc giới đồng giao tử (XX hoặc WW) phải mang hai alen lặn này tính trạng mới biểu hiện; còn ở cá thể thuộc giới dị giao tử (XY hoặc WZ) chỉ cần một alen duy nhất là đã biểu hiện tính trạng. Do đó, cá thể thuộc giới đồng giao tử không biểu hiện tính trạng có thể có kiểu gen đồng hợp tử trội (AA) hoặc dị hợp tử (Aa). Ngoài ra, ở nhiều loài sinh vật còn có cơ chế bất hoạt X (X-inactivation hay còn gọi là cơ chế lyonization), có thể ảnh hưởng đến biểu hiện tính trạng trên toàn cơ thể.

Ở sơ đồ minh hoạ sau đây, alen này kí hiệu là a (lặn - có thể biểu hiện tính trạng), còn A là trội (không biểu hiện).

P: ♂ XAY × ♀ XAXa → F1: ♀XAXA + ♀XAXa + ♂XAY + ♂XaY (chỉ biểu hiện ở giới đực).

P: ♂ XaY × ♀ XAXa → F1: ♀XAXa + ♀XaXa + ♂XAY + ♂XaY (biểu hiện ở cả hai giới)

Ở người, các rối loạn di truyền do alen lặn liên kết X đã phát hiện khá nhiều, như:

• Bệnh mù màu (rối loại sắc giác).
• Bệnh máu khó đông (Haemophilia).
• Bệnh Menker (hội chứng tóc rối).
• Hội chứng Wiskott–Aldrich.
• Hội chứng Aarskog–Scott.

Minh hoạ tổng quát