Tra le eccezioni alle leggi di Mendel ci sono:
Codominanza
Possono però esserci delle eccezioni alla legge della dominanza, ad esempio in caso di codominanza, in cui entrambi gli alleli, essendo entrambi dominanti, si manifestano insieme. Ad esempio, nel sangue gli alleli sono A, B e 0. Se un bambino nasce da due genitori entrambi con il sangue di tipo 0 avrà sangue di tipo 0 (due alleli di tipo 0, quindi 00); se i genitori sono di tipo 00 e BB o BB e BB il suo sangue sarà di tipo B (in realtà, B0 nel primo caso, BB nel secondo); se invece sono di tipo 00 e AA o AA e AA, il sangue del bambino sarà di tipo A (in realtà, A0 nel primo caso, AA nel secondo). Questo dimostra che A e B sono due fattori dominanti, perciò, se un genitore ha sangue di tipo AA, e l'altro di tipo BB, il sangue del bambino sarà di tipo AB, visto che questi fattori sono entrambi dominanti e perciò codominanti. Nel calcolo del gruppo sanguigno si deve in realtà sempre considerare la possibile presenza dell'allele 0, nascosto poiché recessivo; quindi se un genitore ha il sangue A, ma i suoi geni sono di tipo A0, ed il secondo ha il sangue di tipo B, ma con geni B0, i figli possono nascere con qualsiasi gruppo sanguigno, tranne che con AA e BB (ma possono avere i gruppi AB, A0, B0 e 00).
La dominanza incompleta
Altra eccezione alle leggi di Mendel si ha in caso di dominanza incompleta: ciò si verifica quando un allele è dominante sull'altro, ma in modo incompleto. Ne consegue che l'altro allele ha possibilità di esprimersi, anche se in misura minore rispetto all'allele dominante. Il fenotipo manifestato dall'eterozigote è un fenotipo intermedio tra quelli dei due omozigoti (dominante e recessivo).
Le leggi di Mendel si applicano solo a caratteri in cui il fenotipo deriva dall'espressione di un singolo gene (come appunto i caratteri esaminati dall'abate), non si possono applicare per caratteri dovuti all'interazione tra molti geni e l'ambiente esterno (es. altezza, vigore, forza, produzione, capacità cognitive ecc), di questi si parla nella genetica quantitativa o metrica.
Agli inizi del Novecento, con la riscoperta delle teorie di Mendel, le scienze evoluzionistiche "incrociarono" le sue scoperte con le ipotesi di Charles Darwin: si ebbe così la nascita della cosiddetta "sintesi moderna", ovvero la teoria evolutiva più autorevole, che rimase in auge fino agli anni settanta. Questa teoria postulava la graduale selezione dei caratteri più favorevoli, alla luce delle teorie genetiche, seguendo un adattamento delle specie all'ambiente. Questa teoria è stata in parte modificata e resa più rispondente alle prove empiriche dalla "teoria degli equilibri punteggiati", che comunque riconosce le leggi di Mendel e il fondamentale contributo della genetica per studiare i processi evolutivi.
Eredità Poligenica
L'eredità poligenica è il risultato sommativo dell'espressione di due o più geni che determinano un unico carattere fenotipico. Molti caratteri umani, come il colore della pelle, l'altezza, l'iride degli occhi, variano all'interno della popolazione senza presentare chiare suddivisioni proprio a causa dell'elevata quantità di geni coinvolti la cui minima variazione comporta un lieve cambiamento fenotipico.
Per esempio il colore della pelle nella generazione F1 avrà un colore intermedio rispetto a quello dei genitori mentre nella generazione F2 avrà che va da molto scuro a molto chiaro.
Epistasi
L'epistasi è una forma di interazione fra geni. Il fenomeno si verifica quando una coppia di alleli copre l'espressione fenotipica di un'altra coppia di alleli. Le caratteristiche fenotipiche dell'individuo saranno pertanto date dalla risultante di questa interazione; il gene che maschera l'espressione di un altro gene viene definito epistatico.
Un esempio di epistasi recessiva è l'albinismo, in cui la presenza di una coppia allelica recessiva (a/a), che altera la produzione di melanina, va a coprire qualsiasi altra coppia di alleli non strettamente dominante (quindi b/b oppure b/B) che vada ad influenzare il colore della pelle, degli occhi o dei capelli.
Pleiotropia
La pleiotropia (dal greco pleion πλείων - "molteplice", e tropein, τροπή - "cambiamento") è un fenomeno genetico per il quale un unico gene è in grado di influenzare aspetti multipli e almeno a prima vista non correlati tra loro del fenotipo di un essere vivente. Tale capacità, in realtà, è soltanto apparente perché l'effetto primario del gene rimane unico, ma determina una serie di conseguenze.
Un esempio è quello dell'anemia falciforme. L'allele responsabile dell'anemia falciforme provoca sintomi multipli come l'ingrossamento della milza e può portare all'ostruzione delle vene.
