Questo tipo di malattie sono legate al cromosoma X e, dato il fatto che le femmine possiedono due copie del cromosoma sessuale X, mentre i maschi una sola, ne consegue che le femmine hanno sempre due copie dei geni contenuti sull'X (che naturalmente presentano alleli non necessariamente uguali), mentre i maschi una sola copia (se si escludono i geni delle porzioni pseudoautosomiche che sono presenti in forma omologa anche nel cromosoma sessuale Y). Le femmine quindi possono essere omozigoti o eterozigoti per un carattere legato al sesso, mentre i maschi solo emizigoti. La trasmissione tipica di un fenotipo recessivo legato al sesso prevede la presenza di femmine portatrici le quali hanno il 50% di probabilità che i loro figli maschi esprimano pienamente tale fenotipo. In questo caso, infatti, per i maschi non esistono alleli dominanti o recessivi, essendo essi emizigoti, ossia possedendo un solo gene per quel carattere. Inoltre l'unico X dei maschi è di origine materna. Nel caso (esemplificativo) che il fenotipo recessivo considerato costituisca una malattia, una donna portatrice sana (eterozigote), quindi, avrà una probabilità 1/2 di generare un maschio ammalato mentre, se il marito è sano, le figlie femmine saranno al massimo portatrici come la madre. Se invece il padre è ammalato, e la madre è sana (omozigote), tutte le figlie femmine saranno portatrici, mentre nessuno dei maschi sarà ammalato. Nel caso invece di un incrocio tra femmina portatrice e maschio malato (molto raro), le femmine saranno 50% portatrici e 50% malate (entrambi gli X portatrici del gene mutato) e i maschi saranno per il 50% malati (il padre non cede mai la propria X ai figli maschi). Un esempio è l'emofilia A è una malattia ereditaria che comporta l'incapacità del sangue di coagulare. In molti emofiliaci l'organismo non è capace di sintetizzare una certa proteina (fattore VIII) necessaria per la coagulazione del sangue e tale malattia causa emorragie interne incontrollate dai reni, nel cervello e in altri organi vitali. L'emofilia è un carattere recessivo. I geni che codificano per le proteine necessarie alla coagulazione del sangue sono localizzati sul cromosoma X. Una donna deve avere quindi due alleli recessivi per essere emofiliaca, mentre a un uomo ne basta solo uno. Una donna portatrice di emofilia ha il 50% delle possibilità di trasmettere il gene recessivo al figlio.