พันธุศาสตร์คือวิชาที่ว่าด้วยพันธุกรรม (ยีน) และการทำงานของพันธุกรรม ซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถถ่ายทอดลักษณะต่างๆ จากรุ่นสู่รุ่นได้ เช่น เด็กมักมีหน้าตาเหมือนพ่อแม่ เนื่องจากได้รับพันธุกรรมมาจากพ่อแม่ วิชาพันธุศาสตร์จะพยายามค้นหาว่าลักษณะใดบ้างที่มีการถ่ายทอด และการถ่ายทอดลักษณะนั้นๆ เกิดขึ้นได้อย่างไรลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตจะถูกเรียกว่า "trait" ลักษณะบางอย่างแสดงออกเป็นสิ่งที่มองเห็นได้ เช่น สีตา ความสูง น้ำหนัก ลักษณะบางอย่างมองเห็นไม่ได้หรือเห็นได้อย่างเช่นหมู่เลือดหรือความต้านทานโรค ลักษณะบางอย่างอาจเป็นผลจากการมีปฏิสัมพันธ์อย่างซับซ้อนระหว่างยีนและสิ่งแวดล้อม เช่น การเกิดมะเร็งหรือโรคหัวใจมีผลจากทั้งยีนและการปฏิบัติตัว เป็นต้นยีนประกอบด้วยโมเลกุลขนาดยาวที่เรียกว่าดีเอ็นเอ ซึ่งมีการคัดลอกและถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น โมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยหน่วยย่อยมาต่อกันเป็นสายยาว ลำดับของหน่วยย่อยนี้เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมเอาไว้ คล้ายกับที่ตัวอักษรแต่ละตัวมาเรียงกันและเก็บข้อมูลเอาไว้ในรูปของประโยค "ภาษา" ที่ดีเอ็นเอใช้เรียกว่ารหัสพันธุกรรม รหัสนี้จะถูกถอดรหัสโดยกลไกทางพันธุกรรมเพื่อ "อ่าน" ข้อมูลที่เก็บเอาไว้ในยีนในรูปของโคดอนที่แต่ละโคดอนประกอบด้วยรหัส 3 ตัว ข้อมูลเหล่านี้จะถูกทำไปใช้สร้างเป็นสิ่งมีชีวิตข้อมูลในยีนยีนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตหนึ่งๆ อาจไม่จำเป็นต้องเหมือนกันในสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ แต่ละตัว ยีนที่แตกต่างกันอาจให้ข้อมูลออกมาแตกต่างกันได้ โดยเรียกยีนหนึ่งๆ ในรูปแบบหนึ่งๆ ว่าอัลลีล ตัวอย่างเช่น อัลลีลหนึ่งของยีนที่ควบคุมสีผมสามารถสั่งให้ร่างกายสร้างเม็ดสีมากๆ ทำให้ผมมีสีดำ ในขณะที่อัลลีลอีกแบบหนึ่งของยีนเดียวกันอาจให้ข้อมูลที่แตกต่างออกไป ทำให้ไม่สามารถสร้างเม็ดสีได้ดีเท่า ผมจึงมีสีเทา เป็นต้น การเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มที่เกิดขึ้นในยีนเรียกว่าการกลายพันธุ์ และอาจทำให้เกิดอัลลีลใหม่ได้ การกลายพันธุ์อาจทำให้เกิดลักษณะใหม่ๆ ขึ้นมา เช่นอัลลีลผมสีดำอาจกลายพันธุ์ทำให้เกิดเป็นอัลลีลผมสีเทาได้ การเกิดลักษณะใหม่ขึ้นได้เช่นนี้เป็นส่วนสำคัญในการเกิดวิวัฒนาการ