自由组合定律发生在减数第一次分裂的后期。在减数第一次分裂的后期，染色体会发生分离组合现象，即同源染色体分离，非同源染色体自由组合，也就是进行了基因重组。减数分裂是有性生殖的生物产生精细胞和卵细胞时染色体数目减半的分裂方式。生物变异的来源主要有基因突变、基因重组、染色体变异等，在减数第一次分裂后期，在非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合也进行了基因的重组，孟德尔将此种现象称为自由组合定律。