כרומוזומים הוֹמוֹלוגיים (באנגלית: Homologous chromosomes) הם זוג כרומוזומים דומים בצורה, בגודל, בגנים שלהם, בכמותם ומיקומם. יוצאי דופן הם כרומוזומי המין, X ו-Y, השונים זה מזה. כרומוזומים הומולוגיים מצויים בתאים דיפלואידיים, ביצורים המקיימים רבייה זוויגית. במצב נורמלי, אחד הכרומוזומים מקורו באם והשני מקורו באב.
בתהליך המיוזה כל כרומוזום הומולוגי נצמד לבן זוגו ומבצע איתו שחלופים.