从有丝分裂前期到中期（在有丝分裂后期，着丝点断裂，此时不存在染色单体），染色体沿其长轴发生纵裂。这样被分成的二条染色体各称为染色单体。开始成为一对的染色单体两者并不分开，逐渐它们具有独立的基质，并在其中各自形成二条染色丝。而且染色单体往往出现互相关联的螺旋。这些螺旋的圈数在中期以前逐渐减少，并且着丝粒也开始分裂。从中期进入后期时，一对染色单体就互相完全分开，作为子染色体分别向相反的两极移动。减数分裂的二价染色体是由4条染色单体（四分染色体）产生的。

染色单体是在有丝分裂的细胞间期就形成的。

染色单体的计算根据着丝点，一个着丝点有两个染色单体。