DNA 序列的複製有時會出現錯誤，如果新的DNA序列沒有被回復，那序列變動就會成為不可逆轉的永久變化。這現象稱為突變。突變可發生在基因或染色體。

以下是 DNA 複製錯誤的例子：

英文課上同學們都從黑板抄下筆記。你能從筆記推斷出黑板的原文嗎？

王同學：The dog was two fat.

趙同學：The god was too fat.

李同學：The do was too fat.

張同學：The dog wars too fat.

陳同學：The dog fat.

想一想：同學們的錯誤抄寫有甚麽分別?

(答案：請點擊右圖黑板內的鼠標)

發生在基因內的 DNA 序列改變，稱為基因突變，種類包括點突變 (取代)、倒位、插入和缺失。插入和缺失會引致序列移碼。

若問 DNA 突變會否影響生物性狀，這視乎氨基酸序列有否改變，以及改變的位置會否影響蛋白質的活性，例如是否在酶的活性部位。

而不影響氨基酸序列的 DNA 改變，稱為沉默突變。

基因序列突變後，仍會留在相同的基因座。因為跟突變前的序列不同，新的序列成為了新的等位基因。突變產生的等位基因，為物種帶來性狀變異，是生物演化的原動力，不一定有害。

人類在哺乳類動物中屬靈長目，最近親的物種是黑猩猩，兩者的基因序列只有約 2.5% 源於取代、插入和缺失的差異。

語言能力是人類獨有的特質。最近的研究發現，一個叫 FOXP2 的基因變異，是人類發展出語言能力的分水嶺。FOXP2 基因普遍存在於多種生物；而黑猩猩和人類的 FOXP2 蛋白，只相差兩個氨基酸；相比沒有複雜發聲能力的動物，能用歌聲傳遞訊息的鳴禽類鳥類，也有類似人類的 FOXP2 基因變異。

人類正常的血紅細胞呈雙凹圓盤狀；鐮狀血紅細胞因點突變形成異常的外形和較弱的運氧能力。

正常血紅蛋白有一個叫β鏈的結構，其第六個氨基酸是谷氨酸，對應的密碼子是 GAA；鐮狀細胞的致病等位基因則突變成 GUA，轉釋出化學特性不同的纈氨酸，使血紅蛋白發生不正常聚合，佔據血紅細胞內的空間，扭曲了細胞外形。

鐮形血紅細胞缺乏正常細胞的彈性，在通過微絲血管時會被狹窄的通道戳破，導致溶血現象。患者的血紅細胞壽命因此較短，容易出現貧血。

不過，鐮形血紅細胞有較強的抗瘧疾能力，所以普遍在熱帶地區的人，會遺傳了這致病等位基因。

囊性纖維變性是白種人口中普遍患有的遺傳疾病，也是第一個使用現代分子生物方法確定其致病基因的遺傳病。

囊性纖維變性的患者，他們的鼻子、呼吸道和腸臟會分泌出濃稠粘液。一旦患者的肺部和氣管被粘液堵塞，就會出現呼吸困難。

下方動畫中，鈉離子和氯離子透過一種稱為 CFTR 的蛋白質通道離開細胞。如果細胞外有黏液，無機鹽離子令黏液的水勢降低，水從細胞內滲透到細胞外，稀釋黏液，令黏液流走。當基因突變導致 CFTR 蛋白質不能正常運作，濃稠的黏液就產生了。

第一個被確認的致病突變是 CF 基因第 508 密碼子的缺失，於 1988 年發現。其後陸續發現有逾 1000 種致病的 CF 基因之突變方式。