Doświadczenia Morgana polegały na krzyżowaniu osobników muszki owocowej pochodzących z różnych linii czystych, różniących się barwą oczu, barwą ciała, długością i kształtem skrzydeł, owłosieniem ciała. Okazało się, że wśród dziedziczonych cech są takie, które dziedziczą się zgodnie z prawami Mendla, jak i takie, które tych praw nie potwierdzają w bezpośredni sposób. Wynik skrzyżowania przez Morgana czerwonookiej samicy z białookim samcem był różny od wyniku uzyskanego po skrzyżowaniu białookiej samicy z czerwonookim samcem – tzw. krzyżówka odwrotna. Oba te wyniki odbiegały od praw Mendla. Dlatego też Morgan założył, że gen determinujący barwę oczu u muszki owocowej znajduje się w chromosomie płci, dokładnie w chromosomie X, przy czym barwa czerwona uwarunkowana jest przez gen dominujący, natomiast białą barwę posiada homozygota recesywna w stosunku do tej cechy. Są to zatem geny sprzężone z płcią.
Wyjaśnienie stanowią dwie poniższe krzyżówki:
A – allel dominujący warunkujący barwę czerwoną oczu
a – allel recesywny warunkujący barwę białą oczu
(x) – brak allelu
X, Y – chromosomy płci
Wśród otrzymanego potomstwa 50% stanowiły samce, a 50% samice, przy czym rozkład ich fenotypów odbiegał od przewidzianych prawami Mendla. W późniejszych badaniach Morgan stwierdził, że z chromosomem X związane są też inne geny, np. determinujące długość skrzydeł (długie lub szczątkowe), barwę ciała (szara lub żółta). Natomiast chromosom Y zawiera bardzo nieliczne geny, stąd jest genetycznie „pusty”.
Morgan uznał, że geny warunkujące badane cechy są sprzężone z płcią. Stwierdził też, że sprzężenie może dotyczyć także genów zlokalizowanych na pozostałych chromosomach, czyli na tak zwanych autosomach. Równocześnie istnieją geny, które nie są ze sobą sprzężone. Sprzężenie grupy genów wynika zatem z ich lokalizacji na danym chromosomie. Podczas mejozy następuje rozdział chromosomów do komórek potomnych.