כרומוזומי מין קיימים אך ורק בחלק מהיצורים המתרבים ברבייה זוויגית:
אצל יונקים יש לנקבה שני כרומוזומי X ולזכר יש כרומוזום X וכרומוזום Y. כרומוזום Y קצר באופן ניכר מה-X ומכיל רק גנים הקשורים במערכת הרבייה ובהבדל בין הזוויגים, בעוד כרומוזום X כולל גנים רבים ושונים. מינו של עובר היונקים נקבע על ידי הכרומוזום שמספק האב (X או Y), משום שלאם יש שני כרומוזומי X ותמיד תספק אך ורק כרומוזום X. במערכת זו הסיכוי לזכר על פני נקבה ולהפך – שווה.
אצל עופות, נחשים ופרפרים המצב הפוך לחלוטין מזה שביונקים. לנקבה יש שני כרומוזומי מין שונים ולזכר שניים זהים. שמות הכרומוזומים האלה הם W ו-Z. כך ששני כרומוזומי Z יצרו זכר, ו-Z ו-W יצרו נקבה.
אצל חרקים מסוימים כמו חגבים אין כרומוזום Y. לזכר יש X בודד ולנקבה יש שני X-ים. למערכת כרומוזומי מין כזו קוראים X0.
אצל דבורים נמלים וחרקים נוספים, הזכר הוא הפלואיד בעל עותק אחד מכל כרומוזום, ואילו הנקבה דיפלואידית בעלת שני עותקים של כל כרומוזום. לחרקים אלה אין כרומוזמי מין ספציפיים, אלא המין נקבע לפי הפלואידיות. בעונת ההזדווגות הזכרים והמלכות לעתיד יוצאים החוצה מהקן. הם מתחילים לעופף ומזדווגים תוך כדי תעופה. הזכרים מתים זמן קצר לאחר מכן. תופעה זו מכונה "מעוף כלולות". לנקבות ישנן שחלות וכיס שבו נאגרים תאי הזרע למשך שנים ספורות, וכך מתאפשרות הפריות חוזרות ללא נוכחות זכרים. כל ביצה שתופרה מזרע הזכרים תתפתח לנקבה, ולעומת זאת שאר הביצים שלא יופרו תפתחנה גברים. כך יוצא שלזכרים אין אבות.
אצל מיני צבים שונים ובאליגטור מנגנון קביעת המין הוא תלוי טמפרטורה, בנקודת הזמן של השליש הראשון המין נקבע על ידי הטמפרטורה, אצל צבים ביצים שהתפתחו בקינים קרירים יתפתחו כנקבות בעוד ביצים המתפתחות בקינים חמימים יתפתחו כזכרים, ואצל האליגטור טמפרטורות גבוהות ונמוכות בקן יובילו להתפתחות נקבות ואילו טמפרטורה ממוצעת לזכרים. השינוי הוא חד כיווני כך שנקבה לא יכולה להפוך לזכר.
דגי השושנון בתחילת חייהם הם זכרים, אך עם הזמן משנים את מינם לנקבות. הם חיים בקבוצות שכוללות זוג רבייה ועוד שלושה זכרים. בין הזכרים יש היררכיה המתבססת על גודל, הזכר הגדול ביותר הוא הזכר המרבה. במקרה בו הנקבה מתה הזכר המרבה הופך לנקבה והזכר הבא בגודל הופך לזכר המפרה.
במינים אחרים של יצורים קיימים שילובים שונים של כרומוזומי מין לקבלת זכר או נקבה ולעיתים נעשה שימוש באותיות אחרות לציון כרומוזומי המין.
על גבי כרומוזומי המין קיימים גנים רבים המקודדים לחלבונים המקנים תכונות האופייניות למין הרלוונטי; למרות זאת, גנים אלו מהווים מיעוט מכלל הגנים המופיעים על כרומוזומי המין. כרומוזום ה-X האנושי מכיל בין 900 ל-1,200 גנים (מתוך כ-25,000 כלל הגנים בגנום האנושי) והוא גדול משמעותית מכרומוזום ה-Y האנושי המכיל 78 גנים בלבד. הגן החשוב ביותר בכרומוזום ה-Y האנושי קרוי SRY (ראשי תיבות באנגלית של Sex-determining Region Y, "אזור קובע-מין Y"), והוא מקודד לחלבון המעודד הופעת אשכים, הגונדות הזכריות. האשכים מייצרים, בין השאר, הורמונים רבים המקנים לזכר את מאפייניו החיצוניים (סימני מין משניים: שיערגוף ופנים, מבנה הגפיים וכדומה). בקנגורו, למשל, מכיל כרומוזום Y גן אחד בלבד – גן SRY.
