遗传变异（genetic variation）是指同一物种的不同个体之间在DNA水平上的差异，是对个体间遗传差异的定性或定量描述。遗传变异是生物界普遍存在的现象，是导致很多疾病的遗传因素，也是生物进化的基础。在一个基因库（gene pool）中存在DNA序列差异的等位基因（allele）也被称为变异体（variant）。随着人类基因组计划的完成和随后的国际人类基因组单体型图计划、千人基因组计划的实施，研究者发现任意两个人类个体间的核DNA序列99.9%是相同的，而这0.1%的DNA序列上的差别是人类表型差异和各种疾病的遗传基础。

虽然遗传变异在生物界中普遍存在且有多种类型（见本章第四节），但究其根本都源于突变（mutation）。突变是指DNA碱基对（base pair，bp）组成或排列顺序发生的稳定的、可遗传的改变，是变异体和新基因产生的方式。基因发生突变后在原有基因座（gene locus）上出现的新基因也被称为突变基因（mutant gene）。核内基因组DNA和线粒体DNA都可以发生突变，并可能引起相应性状的改变或遗传病的发生。突变普遍存在于自然界中，任何生物的基因都会以一定的频率发生突变。

基因突变既可以发生在生殖细胞中，也可以发生在体细胞中。发生在生殖细胞中的突变可以通过有性生殖传给后代，并存在于子代的每一个细胞中，从而使后代的遗传性状发生相应的改变。发生在体细胞中的突变被称为体细胞突变（somatic mutation）。在有性生殖的个体中，体细胞突变不会传递给后代，但可以传递给由突变细胞分裂所产生的所有子细胞，这样的细胞群就构成了一个突变细胞克隆。这是组织病变或肿瘤发生的遗传基础。

由突变所产生的变异体或新基因自其诞生起便会承受自然选择的压力。有些变异体对个体的性状没有作用或作用甚微，属于中性突变。有些变异体则与疾病相关甚至直接导致疾病的发生，因此承受了不同程度的选择压力。经过若干世代后，中性或承受较小选择压力的变异体在群体中的频率可能会上升至较高水平，而承受较高选择压力的突变体的频率则会维持在较低的水平。如果某种变异体相对常见，在群体中的频率高于1%，则被称为常见变异体（common variant）或遗传多态性（genetic polymorphism）。相应的，频率低于1%的变异体往往在进化中出现的较晚，或承受了较高的选择压力，被称为罕见变异体（rare variant）或突变体（mutant）。单基因遗传病往往是由致病基因的罕见变异体所致，而一些基因的常见变异体也可能是多基因病的易感因素。因此，鉴别疾病相关的变异体是医学遗传学研究和临床实践的重要环节。