Le mutazioni possono essere raggruppate in tre categorie sulla base della loro estensione.

1. Le mutazioni genomiche consistono nella perdita o acquisizione di interi cromosomi.

2. Le mutazioni cromosomiche sono il risultato di un riarrangiamento di materiale genetico e danno luogo a modificazioni strutturali visibili di un cromosoma.

Le mutazioni che coinvolgono modificazioni nel numero o nella struttura dei cromosomi sono raramente trasmesse poiché la maggior parte di esse sono incompatibili con la vita.

3. La stragrande maggioranza delle mutazioni associate con le malattie ereditarie sono mutazioni geniche. Si tratta in genere di delezioni parziali o complete di un gene o, più spesso, di mutazioni che coinvolgono una singola base nucleotidica. Per esempio, una singola base nucleotidica può essere sostituita da una base diversa, dando luogo a una mutazione puntiforme. Meno comunemente, una o due coppie di basi possono essere inserite o delete.  Una mutazione puntiforme (sostituzione di una singola base) può alterare il codice di lettura di una tripletta di basi e può quindi portare alla sostituzione di un aminoacido con un altro nel prodotto genico. Poiché queste mutazioni alterano il significato del codice genetico, sono spesso chiamate mutazioni di senso. Se l'aminoacido sostituito causa solo piccole modificazioni funzionali della proteina, si parla di mutazione "conservativa". Nel caso invece di una mutazione "non-conservativa" l'aminoacido normale viene sostituito da un altro molto diverso. Un chiaro esempio di questo tipo di mutazione è quella che colpisce la catena β-globinica dell'emoglobina nell'anemia falciforme (vedi più avanti nel testo). L'emoglobina è una proteina globulare solubile di colore rosso presente nei globuli rossi nel sangue dei vertebrati, responsabile del trasporto dell'ossigeno molecolare da un compartimento ad alta concentrazione di O2 ai tessuti che ne abbisognano. Questa proteina è un tetrametro composto da due catene polipetidiche appartenenti alla classe α  e due alla classe ß. Nell’anemia falciforme la tripletta nucleotica CTC (o GAG nell'RNA messaggero [mRNA]) che codifica per acido glutammico in posizione 6 della catena ß, viene cambiata in CAC (GUG nell'mRNA) che codifica per la valina. Questa singola sostituzione aminoacidica modifica le proprietà fisico-chimiche dell'emoglobina causando l'anemia falciforme.

Le mutazioni che colpiscono le cellule della linea germinale sono trasmesse alla progenie e possono dar luogo alle malattie ereditarie. Le mutazioni che colpiscono le cellule somatiche evidentemente non causano malattie ereditarie ma sono importanti nella genesi dei tumori e di alcune malformazioni congenite. Prima, quindi, chiariamo alcuni termini comunemente impiegati quali ereditario, familiare e congenito. I disturbi ereditari, per definizione, derivano dai genitori di un individuo e sono trasmessi di generazione in generazione attraverso la linea germinale, quindi sono familiari. Il termine congenito implica semplicemente "nati con". Alcune malattie congenite non sono genetiche; per esempio, la sifilide congenita. Non tutte le malattie genetiche sono congenite: i pazienti con la malattia di Huntington, per esempio, iniziano a manifestare la loro condizione patologica solo dopo i venti o trent'anni.

Le malattie genetiche sono di gran lunga più frequenti di quanto non si immagini comunemente. Si stima che la frequenza delle malattie genetiche nel corso della vita sia di 670 per 1000. Sono compresi in questa percentuale non solo le malattie genetiche "classiche" ma anche il cancro e le patologie cardiovascolari, le due cause di morte più frequenti nei paesi occidentali. Entrambi hanno infatti una componente genetica importante. Le malattie cardiovascolari, come l'aterosclerosi e l'ipertensione, sono il risultato di una complessa interazione tra geni e fattori ambientali, ed è ormai noto che la maggior parte dei tumori sono causati da un accumulo di mutazioni nelle cellule somatiche

In questo contesto, esaminiamo ora le tre principali categorie di malattie genetiche:

(1) malattie correlate a geni mutati ad ampio effetto o malattie mendeliane (monogeniche)

(2) malattie con ereditarietà multifattoriale

(3) malattie cromosomiche.

La prima categoria comprende patologie relativamente rare e sono il risultato di mutazioni in un singolo gene ad ampio effetto. Poiché la maggior parte di esse segue la classica modalità di trasmissione mendeliana, sono anche note come disturbi mendeliani. La seconda categoria comprende alcune delle più comuni malattie umane come ipertensione e diabete mellito. Sono dette multifattoriali poiché sono influenzate da fattori di natura sia genetica sia ambientale. L'effetto additivo di geni multipli, ciascuno dei quali ha un piccolo effetto, costituisce la componente genetica. Il contributo dei fattori ambientali può essere più o meno importante e in alcuni casi è necessario per la manifestazione della malattia. La terza categoria include patologie causate da mutazioni associate a modificazioni numeriche o strutturali dei cromosomi.