同源多倍体（autopolyploids） 指增加的
染色体组来自同一物种，一般是由二倍体的染色体直接加倍产生的。同一物种经过染色体加倍形成的多倍体，称为同源多倍体。同源多倍体在植物界是比较常见的。由于大多数植物是
雌雄同株的，两性配子可能有同时发生异常减数分裂的机会，使配子中染色体数目不减半，然后通过自交形成多倍体。同源多倍体中最常见的是同源四倍体和同源三倍体
多倍体在动物中比较少见。这是因为动物大多数是雌雄异体，染色体稍微不平衡，就容易引起不育，甚至使个体不能生存，所以多倍体动物个体通常只能依靠
无性生殖来传代。例如，在甲壳动物中有一种丰年鱼，它的二倍体个体进行有性生殖，而四倍体个体则进行无性生殖。此外，在蝾螈、蛙以及家蚕等动物中，也发现过三倍体和四倍体的个体，但是都没有能够连续传代。
同源多倍体中最常见的是同源四倍体和同源三倍体。同源四倍体是正常二倍体通过染色体加倍形成的。例如，马铃薯就是一个天然的同源四倍体。人为地用化学药剂秋水仙素等处理发芽的水稻种子，可以获得人工同源四倍体水稻。大麦、烟草、油菜等用化学药剂处理，也可以获得同源四倍体。同源四倍体与二倍体相比，大多表现出细胞体积的增大，有时出现某些器官的巨型化。这种巨型化一般都表现在花瓣、果实和种子等有限生长的器官上。但是多倍体化却很少导致整个植株的巨型化，有时甚至相反。这是因为植株的体积不仅取决于细胞的体积，还取决于生长期间所产生的细胞的数目。通常情况下，同源多倍体的生长速率比二倍体亲本低，因而大大限制了生长过程中细胞数目的增加。
在自然条件下，同源三倍体的出现，大多是由于减数分裂不正常，由未经减数分裂的配子与正常的配子结合而形成的。香蕉是天然的三倍体植物。它一般只有果实，种子退化，以营养体进行
无性繁殖。人们采用人工的方法，在同种植物中将同源四倍体与正常二倍体杂交，可以获得同源三倍体植物。三倍体植物由于染色体的配对发生紊乱，不能正常地进行减数分裂。在分裂前期，每种染色体有三条，组成三价体（三条染色体连在一起），或者组成二价体（两条染色体连在一起）和单价体（一条染色体单独存在）。在分裂后期，二价体分离正常,但是三价体一般是两条染色体进入一极，一条进入另一极。单价体有两种可能，或是随机进入某一极，或是停留在赤道板上，随后在细胞质中消失。无论是哪一种方式，最终得到全部染色体都是成对的配子的概率只有（1/2）的n次方（n代表一个染色体组中所有染色体的数目），而得到全部染色体都是一个的配子的概率也只有（1/2）n次方，所以得到可育的配子的概率是（1/2）的（n-1）次方。这些配子是有功能、能受精的，但是这样的配子很少。绝大多数配子都是染色体数目不平衡的配子，不能正常地受精结实。因此，三倍体是高度不育的。