姐妹染色单体是对原有染色单体概念的拓展和深化。运用这一概念能够明晰地反映出有丝分裂、减数分裂过程中染色体的行为特点，比笼统的染色单体的提法更形象、具体和贴切。

其原理是，当细胞接触到5-溴脱氧尿嘧啶核苷(Brdu)时，Brdu可作为核苷酸前体物，专一替代胸腺嘧啶掺入到新合成的DNA链中。只要通过两个细胞复制周期，就可使姐妹染色单体中的一条单体的DNA双链中，有一股链是掺入有Brdu的，而另一条单体的DNA双链中，两股链全掺入有Brdu这样的细胞经过分化染色处理，即可见到同一条染色体的两条姐妹染色单体有明显的差异，有一条单体为深色，另一条为浅色。

在有丝分裂和减数第二次分裂的后期，每对姐妹染色单体都随着着丝点的分裂而彼此分开。

一般来说，染色单体应包括姐妹染色单体，但二者并非等同关系。从有丝分裂前期到中期（在有丝分裂后期，着丝点断裂，此时不存在染色单体），染色体沿其长轴发生纵裂。这样被分成的二条染色体各称为染色单体。开始成为一对的染色单体两者并不分开，逐渐它们具有独立的基质，并在其中各自形成二条染色丝。而且染色单体往往出现互相关联的螺旋。这些螺旋的圈数在中期以前逐渐减少，并且着丝粒也开始分裂。从中期进入后期时，一对染色单体就互相完全分开，作为子染色体分别向相反的两极移动。减数分裂的二价染色体是由4条染色单体（四分染色体）产生的。当“X”分裂成“|”和“|”后，这时没有染色单体了（“|”不能称为一条染色单体，只有在“X”这个形态时才能说其中有两条染色单体）染色单体的计算根据着丝点，一个着丝点有两个染色单体。

“|”没有染色单体，一条染色体，一个DNA分子。

姐妹染色单体不同体现在三个方面。

其一，姐妹染色单体是由一个着丝点连着的并行的两条染色单体，是在细胞分裂的间期由同一条染色体经复制后形成的，在细胞分裂的间期、前期、中期成对存在，其大小、形态、结构及来源完全相同（但经过四分体时期的交叉互换后，会产生差异），就像连体的同卵双胞胎姐妹婴儿，而染色单体应指细胞中全部的姐妹染色单体，它们的大小、形态及来源不一定相同。因此，对姐妹染色单体在细胞中的数量应以几对数来叙述，就像几对同源染色体一样，而不宜用个数。

其二，细胞中每对姐妹染色单体之间的化学组成是一致的，DNA分子的结构相同，所包含的遗传信息也一样，而染色单体之间所携带的DNA分子结构及遗传信息就不一定相同了。

其三，在有丝分裂和减数第二次分裂的后期，每对姐妹染色单体都随着着丝点的分裂而彼此分开(就像连体的同卵双胞胎婴儿经手术后形成两个独立的人一样)此时不存在染色单体。