Льон культурний у диплоїдному наборі має 30 хромосом. Вважається, що це природній тетраплоїд, оскільки хромосоми льону дуже дрібні, каріотип його вивчений мало.
Найбільш помітна маркерна ознака – забарвлення пелюсток Вона має складну генетичну природу і залежить від 8 – 10 генів, частина яких плейотропно впливає на поверхню пелюсток (гладенька або гофрована), забарвлення пиляків і оболонки насінини. Інтенсивність забарвлення пелюсток, а також їх рівномірність контролюються цими ж генами. Відмічали комплементарну і модифікуючу дію генів забарвлення квітки. Забарвлення насіневих оболонок обумовлюють один головний ген і два гена-модифікатора. При домінантному стані всіх трьох генів забарвлення коричневе, якщо один або обидва гена-модифікатора рецесивні, то оболонка насінин сіра, якщо рецесивний головний ген, а модифікатори представлені домінантними алелями – жовто-коричнева, якщо рецесивні всі три гена або один з модифікаторів домінантний – жовте.
При перевірці якості гібридизації важливо знати, що блакитне забарвлення пелюсток домінує над рештою, гладенька поверхня пелюсток – над гофрованою, горичневе забарвлення насінин – над іншими його видами. Опушеність напівперетинок, що розділяють гнізда в коробочці льону, - домінантна монофакторіальна ознака. Вона пов’язана з важливою в господарському відношенні ознакою – нерозтрікуваністю коробочок.
Важливі господарсько-біологічні особливості – тривалість вегетаційного періоду, висота рослин, вміст волокна, стійкість до вилягання – контролюються полігенно і спадкуються в F1 за проміжнім типом. У наступних поколіннях можливе трансгресивне розщеплення. При схрещуванні льону-довгунця і межеумка відмічено домінування скоростиглості, високого вмісту волокна, стійкості до вилягання.
Стійкість до хвороб у більшості випадків носить полігенний характер, Так, встановлено, що стійкість до антракнозу обумовлюється рецесивними генами з адитивним ефектом. Але стійкість до різноманітних рас іржі контролюється моногенно або двома домінантними генами. Г.Г. Флор (США) створив колекцію сортів-диференціаторів, які дають змогу аналізувати расовий склад патогена. Є повідомлення про материнський ефект при схрещуванні льону: по материнській лінії передавалися високорослість, вміст волокна, його гнучкість і міцність.
Для льону-довгунця характерна низка генетичних кореляцій, які ускладнюють його селекцію. Так, високий урожай соломи пов’язаний з низьким вмістом волокна. Високий вміст волокна погано поєднується з гарною його якістю і насіневою продуктивністю. Стійкість до вилягання пов’язана з пізньостиглістю. Два важливих показника якості волокна – гнучкість і міцність – корелюють негативно. Стійкість до фузаріозного в’янення пов’язана з низьким вмістом волокна.