染色体数目加倍主要发生在细胞有丝分裂或减数分裂过程中特定阶段。有丝分裂后期、减数第一次分裂后期、减数第二次分裂后期是染色体数目可能加倍的关键时期。

1、有丝分裂后期：姐妹染色单体分离后向两极移动，此时细胞内染色体数量暂时性加倍。纺锤丝牵引使两组相同染色体分别移向细胞两极，为后续胞质分裂形成两个二倍体子细胞奠定基础。

2、减数第一次分裂后期：同源染色体分离导致次级精母细胞或次级卵母细胞染色体数目减半。但若发生纺锤体异常，同源染色体未正常分离可形成n=2的非整倍体配子。

3、减数第二次分裂后期：姐妹染色单体分离时若出现异常，可能产生二倍体配子。该现象在植物远缘杂交中常被人工诱导用于创造多倍体新品种。

4、受精过程：雌雄配子结合形成二倍体合子属于自然状态下的染色体加倍。某些低等生物通过自体融合也能实现染色体组倍增。

5、核内复制：细胞周期中DNA复制后未进行胞质分裂会导致染色体倍数增加。肿瘤细胞和某些植物愈伤组织常出现此类异常复制现象。

维持正常染色体数目对生物遗传稳定性至关重要。日常应避免接触电离辐射和化学诱变剂，备孕期间需特别注意环境致畸因素。多倍体现象在植物育种中具有应用价值，但人类染色体数目异常往往导致严重发育缺陷。