Молекулярный механизм кроссинговера заключается в разрыве двойной спирали ДНК в одной материнской и одной отцовской хроматиде, а затем воссоединении получившихся отрезков наперекрест. 3

Процесс происходит в ходе DSBR-пути: 1

1. Когда двуцепочечный разрыв в цепи обнаружен, белковый комплекс MRX (у человека MRN) встаёт по обе стороны от разрыва. 1
2. MRX в паре с белком Sae2 вырезают 5'-концы цепи около разрыва, тем самым оставляя выступающие 3'-концы. 1
3. Второй этап 5' → 3'-отрезания продолжают геликаза Sgs1 и нуклеазы Exo1 и Dna2. 1 Sgs1 «расстёгивает» двойную спираль, а Exo1 и Dna2 создают разрывы в одноцепочечной ДНК, высвобождённой Sgs1. 1
4. Репликативный белок А (RPA) связывает выступающие 3'-концы и с помощью ряда других белков, которые опосредуют процесс, формирует комплекс с одноцепочечной ДНК, покрывая её. 1
5. Затем нуклеопротеидная нить ищет похожую или идентичную цепь ДНК и внедряется в неё, когда находит. 1

В результате при кроссинговере происходит обмен равными участками хромосом с равным количеством генов. 2