Геномні мутації — це такі мутації, які приводять до зміни числа хромосом. Розрізняють полиплоидию і анеуплоидию. У першому випадку відбувається кратне (у 2, 3, 4 і т. д. рази) збільшення числа хромосом. У другому випадку число хромосом збільшується або зменшується не кратно, зазвичай на одну або дві хромосоми.
Геномні мутації виникають в результаті порушення розходження хромосом в процесі поділу клітини.
Поліплоїдія як геномна мутація широко поширена серед рослин. Розрізняють автополиплоидию (кратне збільшення кількості хромосом одного організму) і аллополиплоидию (кратне збільшення кількості хромосом міжвидового або міжродового гібрида, після чого він може стати плідним). В процесі еволюції багато видів рослин виникали в результаті міжвидової гібридизації та поліплоїдії. В тваринному царстві поліплоїдія зустрічається рідко (у аскарид і деяких земноводних) і зазвичай призводить до загибелі організму на стадії ембріонального розвитку.
Інший вид геномних мутацій — анеуплоїдія — зазвичай призводить до серйозних аномалій розвитку. Особливо при зміні кількості аутосом. Зміна числа статевих хромосом впливає на фенотип менш значний вплив.
Організми, що мають одну додаткову хромосому, називаються триплоидами. У людини триплоидами по 21 хромосомі є люди з синдромом Дауна. Це єдині триплоїдом людини володіють відносно нормальної життєздатністю. Триплоидия за іншим аутосомам зазвичай призводить до загибелі у період ембріонального або раннього постембріонального розвитку.
Організми з недоліком однієї хромосоми називаються моносомиками. У них одна з хромосом не має гомологічної. Якщо відсутня ціла пара гомологічних хромосом, то організм називається нулисомиком. Зазвичай зиготи-моносомики, а тим більше нулисомики не розвиваються. Тому такі організми зокрема у людини майже не описані (це не стосується моносомии за статевими хромосомами). У людини є життєздатним частковий моносомик, у якого в результаті делеції втрачається частина 5-ї хромосоми (виникає синдром котячого крику).
Існують мозаїчні організми, у яких геномну мутацію мають лише частина клітин. Такий діагноз як мозаїцизм ставиться, якщо клітин з ненормальним числом хромосом більше чверті. Не слід плутати мозаїчні організми з химерними, які до геномным мутацій не мають відношення. При химеризме організм складається з клітин різних зигот (фактично різних особин), при цьому всі клітини зазвичай мають нормальний каріотип.
