Phân bào giảm nhiễm (giảm phân), khi phân chia tạo ra bốn tế bào giống tế bào mẹ nhưng số lượng nhiễm sắc thể giảm đi một nửa so với tế bào ban đầu. Giảm phân chỉ xảy ra ở cơ quan sinh dục, làm cho hệ gen từ lưỡng bội (2n) thành đơn bội (n). Sau khi thụ tinh, hệ gen lưỡng bội sẽ được phục hồi, các tính trạng của bố mẹ sẽ được truyền sang đời con.

Những diễn biến cơ bản của NST trong giảm phân I

Khi bắt đầu phân bào các NST kép xoắn và co ngắn. Sau đó, diễn ra sự tiếp hợp cặp đôi cùa các NST kép tương đồng theo chiều dọc và chúng có thể bắt chéo với nhau. Tiếp theo, các NST kép trong cặp tương đổng lại tách rời nhau. Chúng tập trung và xếp song song thành 2 hàng ở  mặt phăng xích đạo của thoi phân bào.Tiếp đến, các NST kép trong cặp NST tương đổng phân li độc lập với nhau về hai cực tế bào.

Khi sự phân chia nhân kết thúc, các NST kép nằm gọn trong hai nhân mới được tạo thành. Hai nhân này đều chứa bộ NST đơn bội kép (n NST kép), nghĩa là có số lượng NST bằng một nửa số lượng NST của tế bào mẹ. Sự phân chia chất tế  bào diễn ra hình thành hai tế bào con đều chứa bộ n NST kép khác nhau về nguồn gốc.

Sau kì cuối I là kì trung gian tồn tại rất ngắn, trong thời điểm này không diễn ra sự nhân đôi NST. Tiếp ngay sau đó là lần phân bào II diễn ra nhanh chóng hơn nhiều so với lần phân bào I và có những diễn biến cơ bản của NST như sau:

Khi bước  vào phân bào II, các NST co lại cho thấy rõ số lượng NST kép (đơn bội). Tiếp theo, NST kép tập trung và xếp thành một hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi phân bào. Mỗi NST kép gắn với một sợi của thoi phân bào.

Tiếp đến, sự phân chia ở tâm động đã tách hoàn toàn hai crômatit thành hai NST đơn và mỗi chiếc đi về một cực của tê bào. Khi kết thúc sự phân chia nhân, các NST nằm gọn trong các nhân mới được tạo thành. Mồi nhân đều chứa bộ n NST đơn và khi sự phân chia chất tê bào được hoàn thành thì 4 tế bào con được tạo thành.

Sự tan biến và tái hiện của màng nhân, sự hình thành và mất đi của thoi phân bào trong hai lần phân bào của giảm phân đều tương tự như ở nguyên phân.