从DNA序列来说，人类不同个体间是高度相似的（99.9%相同），但是DNA突变不断地将新的遗传变异引入基因库中，增加了人类遗传的多样性。对全人类来说，存在数以百万计的各种遗传变异。从进化角度来看，一些新生突变因其具有危害性而被淘汰，而很多突变在自然选择中是中性的，还有少量的突变甚至是有益的。因此通过世代更替，不同突变形成的遗传变异体在基因库中的频率会有不同。其中频率较高的常见变异体（＞1%）又被称为遗传多态性，是人类遗传多样性的主要构成部分。大部分的遗传多态性位于基因之间或者基因的非编码区中，影响基因转录或RNA的稳定性和加工翻译。遗传多态性也可位于基因的编码区，从而产生不同的蛋白变异体。遗传多态性是研究人类和医学遗传学的重要部分，是实践精准医学的基础。人类基因组中最常见的遗传多态性是单核苷酸多态性、插入缺失多态性和拷贝数多态性。另外，在正常人群中还存在染色体多态性（见第四章）。

单核苷酸多态性是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异引起的DNA序列多态性（图3-3）。在一个基因库中，基因组的某一特定位置上一般只存在两种不同的碱基，因此SNP通常具有二等位性（bi-allelic）。SNP是人类遗传多态性中最常见的一种，占所有已知多态性的90%以上。SNP在人类基因组中广泛分布，平均约每1kb中就有1个。大部分SNP位于基因组的非编码区、内含子区、基因的周边或者两个基因的中间区域，也有部分SNP位于基因编码区。

尽管SNP的存在非常普遍，但并不意味着其对人类的健康或寿命有显著影响。绝大多数的SNP的功能仍未可知，这也是遗传学研究的目标之一。目前认为，SNP可能更多地参与了疾病易感性的精细调节，而不是直接致病。

第二大类的遗传多态性是由DNA片段插入或缺失引起的，其范围一般从1bp～1kb不等，大于1kb的插入缺失多态性亦有报道。每个个体的基因组内几乎都分布着成百上千的插入缺失多态性，估计其总数超过100万个。人类基因组中常见的插入缺失多态性如下。

微卫星（microsatellite）又称为短串联重复序列（STR）或简单重复序列（SSR），以2～6个核苷酸为单位进行串联重复排列所构成，如TGTGTG，CAACAACAA和AAATAAATAAAT等，是真核生物基因组重复序列中的主要组成部分。每个微卫星的核心序列结构相同，重复约10～60次。与SNP的二等位性不同，任意不同个体间某一微卫星的串联重复次数都可能不同，因此存在很多等位基因，呈高度多态性。动态突变在概念上与微卫星类似，但其在传代中重复次数的扩增速率远高于微卫星。而微卫星在基因组中相对稳定，因此作为遗传标记的应用非常广泛，常用于法医的个体识别、亲子鉴定，以及遗传学连锁分析（linkage analysis）和关联研究（association study）中。

与微卫星类似，还有一类插入缺失多态性源自长7～64bp的DNA序列的重复排列，重复次数通常为几百～几千个，称为小卫星（minisatellite）或可变数目串联重复（VNTR）。

几乎一半的人类基因组区域中都含有分散重复序列，依其序列长短又可分为短分散核元件和长分散核元件。绝大部分的分散核元件是静止的，一小部分则可通过逆转录转座来移动，从而增加基因组的多样性。最常见的两个移动元件家族为 Alu和 Kpn I家族。目前在人类基因组中已发现了近10 000个可移动元件插入多态性。

人类是二倍体生物，除了线粒体基因组和男性的性染色体外，其他DNA序列的拷贝数都应是2。但近年的研究发现在人类基因组中，有些大片段基因组序列的拷贝数出现异常，即拷贝数非2，因此称其为拷贝数变异（copy number variation，CNV）。这一变异的范围可从1kb至数百kb，是介于小片段DNA变异和染色体水平变异之间的一大类变异，又称为结构变异（structural variation）。CNV区域可包含部分、整个或多个基因，也可位于基因间区域。CNV最早是在健康人群的基因组中发现的，目前认为人类基因组50%的区域可有CNV的存在。人群里频率＞1%的CNV又被称为拷贝数多态性（copy number polymorphism，CNP），而频率＜1%的CNV则被称为罕见CNV。近年研究表明CNV也是一些重要疾病（特别是多基因病）的遗传学基础。