Вивчивши закономірності успадкування однієї пари якісних однак, Мендель розпочав схрещування гороху з двома та більшою кількістю ознак. Він проводив схрещування гороху, у якого насіння було зелене і зморшкувате, з горохом жовтого забарвлення і згладкою поверхнею. У жовтого гладкого гороху всі гамети мали гени домінантні А В. а у зеленого зморшкуватого - рецесивні - ав. У першому поколінні одержано всі жовті і гладенькі насінини з генотипом Аа, Вв. Внаслідок закономірного розходження гомологічних хромосом у процесі мейозу в гібрида до кожної гамети потрапляє по одній хромосомі з кожної пари. Хромосоми однієї пари можуть поєднуватися з будь-якою хромосомою іншої. Тому в гібрида з двома парами генів (у дигібрида) виникають чотири пари гамет. У результаті цього в другому поколінні відбувалось розщеплення у співвідношенні 9:3:3:1, інакше - 3/» гладеньких і {Л - зморшкуватих (ЗВ:1в) та гА жовтих і !4 зелених (ЗА: Іа). Якщо перемножити ці співвідношення
(ЗА+1а)х(ЗВ+Ів), то одержимо 9АВ + ЗАв+ЗаВ+Іав (9 насінин жовтих гладеньких; 3 - жовтих зморшкуватих; 3 - зелених гладеньких; 1 - зелена зморшкувата). Такі закономірності зберігалися і при три- й полігібридному схрещуванні. Чим більшою кількістю ознак відрізнялись особини, тим більше зростала комбінативна мінливість і складнішим було розщеплення за фенотипом у р2.
Аналізуючи ці досліди, Мендель прийшов до висновку про вільне комбінування різних пар ознак у другому поколінні і вивів третій закон спадковості- різні пари ознак успадковуються незалежно одна від одної. Цим самим задовго до того, як були винайдені хромосоми, Мендель дав правильне трактування закономірностям спадковості і наявності в клітині якихось матеріальних утворень, шо відповідають за її передачу.