Mendel ipotizzò che tali fattori dovevano trovarsi in coppie nelle piante F₁ e che un componente di ogni coppia era ereditato dal padre, mentre l'altro dalla madre. Questi fattori, poi, si separavano ancora quando le piante F₁, mature, producevano le cellule sessuali, avendo così due tipi di gameti, ognuno con un componente della coppia.
La legge della segregazione (o prima legge di Mendel) di che, ogni individuo possiede coppie di fattori per ogni carattere, e i membri di una coppia si separano durante la formazione dei gameti.
Oggi sappiamo che ogni gene di un individuo può esistere in forme diverse dette alleli. In biologia sono rappresentati con lettere dell'alfabeto, maiuscole se alleli dominanti, minuscole se recessivi.
Perciò, se i due alleli sono uguali ( es. RR o rr) l'organismo sarà omozigote, altrimenti è chiamato eterozigote (Rr).
A questo punto sappiamo che se al momento della fecondazione i due alleli portati dai gameti sono uguali (organismo omozigote) la caratteristica che determinano verrà espressa, se sono diversi (organismo eterozigote) la caratteristica espressa sarà quella dominante.
Perciò l'aspetto esteriore di un carattere prende il nome di fenotipo (es. il rosso di un fiore), però nell'assetto genetico, genotipo, gli alleli sono presenti entrambi.
In una seconda serie di esperimenti Mendel iniziò ad incrociare piante di pisello che differivano per due caratteri (es. Piante con semi gialli e lisci, dominanti, con piante con semi verdi e rugosi, recessive). Nella generazione F₁ i semi erano gialli e lisci, infatti come prevedibile i caratteri dominanti erano prevalsi su quelli recessivi.
Coltivando i semi della F₁ e facendo autoimpollinare le piante da essi prodotte, Mendel ottenne i seguenti risultati: 556 semi, 325 lisci e gialli, solo 32 rugosi e verdi, 101 rugosi e gialli, 108 lisci e verdi. Da questo incrocio erano comparse combinazioni del tutto nuove.
Inoltre, al contrario di come siamo indotti a pensare, i risultati di questo esperimento non erano in contrasto con quelli precedenti; infatti se si prendono i caratteri indipendentemente uno dall'altro esiste sempre il rapporto di 3:1. Inoltre i caratteri, riuniti inizialmente in una sola pianta, si comportavano come se fossero indipendenti uno dall'altro, in base a ciò Mendel formulò a legge dell'assortimento indipendente, o seconda legge, la quale afferma che durante la formazione dei gameti, gli alleli di un gene per un carattere si separano indipendentemente dagli alleli di un gene per un altro carattere.
Nella serie di esperimenti che condusse Mendel sugli incroci di geni che si distribuiscono indipendentemente, si notò che il rapporto dei fenotipi dei discendenti era di circa 9:3:3:1. In cui nove rappresenta (in sedicesimi), il rapporto nella F₂ di individui con entrambi i caratteri dominanti, 1 quello degli individui con i caratteri recessivi, 3 quello degli individui con le combinazioni di caratteri alternate.
Questo rapporto di 9:3:3:1 si ha, sia quando entrambi gli individui di partenza sono omozigoti, uno per i caratteri dominanti, e l'altro per quelli recessivi; sia quando sono omozigoti, uno dominante per il primo e recessivo per il secondo, e l'altro recessivo per il primo e dominante per il secondo. La discendenza F₁ sarà sempre eterozigote per entrambi i caratteri (es. YyRr) e nella seconda generazione F₂ si avrà così il rapporto fenotipico di 9:3:3:1.

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