Cơ chế chủ yếu tạo nên biến dị tổ hợp là đột biến trong gen. Đột biến là quá trình xảy ra khi có sự thay đổi trong DNA của một cá thể. Đột biến có thể xảy ra tự nhiên do lỗi trong quá trình sao chép DNA hoặc do tác động của các tác nhân môi trường như tia X, hóa chất độc hại, hoặc tác động của các loại virus. Đột biến có thể ảnh hưởng đến cấu trúc gen, số lượng gen, hoặc thứ tự gen, dẫn đến sự thay đổi trong tính chất di truyền của cá thể. Khi các đột biến xảy ra trong các gen liên quan đến quá trình phát triển và điều chỉnh của một cá thể, nó có thể tạo ra biến dị tổ hợp.