在杂合子细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；当细胞进行减数分裂，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子当中，独立地随配子遗传给后代。 基因分离定律与基因自由组合定律、基因的连锁和交换定律为遗传学三大定律。
(1)纯种高茎豌豆体细胞中含成对高茎基因，纯种矮茎豌豆体细胞中含成对矮茎基因。
(2)减数分裂时，纯种高茎豌豆只产生含D基因的配子、矮茎豌豆只产生含d基因的配子，亲本杂交得F1，获得一个D基因和d基因。
(3)F1体细胞中，D和d位于一对同源染色体的同一位置上，具有独立性，为等位基因。
(4)F1减数分裂产生配子时，D和d随同源染色体的分开而分离，产生含D和d两种比值相等的雌雄配子。
(5)受精作用随机进行，每种雌、雄配子结合的机会相等。
(6)F2出现DD、Dd、dd三种基因组合——基因型，比例为1：2：1，因此性状表现为高茎：矮茎=3：1。
孟德尔第一定律适用范围1.有性生殖生物的性状遗传
基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离，而同源染色体的分开是有性生殖生物产生有性生殖细胞的减数分裂特有的行为。
2.真核生物的性状遗传
3.细胞核遗传
只有真核生物细胞核内的基因随染色体的规律性变化而呈规律性变化。细胞质内遗传物质数目不稳定，遵循细胞质母系遗传规律。
4.一对相对性状的遗传
两对或两对以上相对性状的遗传问题，分离规律不能直接解决，说明分离规律适用范围的局限性。
