Dựa trên các kết quả của quá trình giảm phân hình thành giao tử, người ta xác nhận rằng tần số tương đối alen của một locus chính là tỉ lệ của loại giao tử mang alen đó trong quần thể. Với một locus có 2 alen A và a, xét trên một số lượng cá thể rất lớn, quần thể hoàn toàn ngẫu phối và không chịu sự tác động của các nhân tố tiến hóa như đột biến gen, dị nhập gen, sức sống và khả năng sinh sản của các cá thể, các giao tử hoàn toàn như nhau thì quần thể sẽ đi vào trạng thái cân bằng di truyền Hardy - Weinberg.

Giả sử, tỉ lệ kiểu gen ban đầu của quần thể ở thế hệ I được xác định qua cấu trúc di truyền P_AA + H_Aa + Q_aa = 1. Khi đó tần số alen A và a được xác định theo công thức $p=P+ \frac{H}{2}$ và $q= \frac{H}{2} +Q=1-p$.

Vì tần số tương đối của các alen chính bằng tỉ lệ giao tử mà quần thể đó tạo ra, do vậy ở thế hệ sau của quần thể sẽ có cấu trúc di truyền dạng. p²AA + 2pq Aa + q²aa = 1. Khi đó, tần số alen ở thế hệ II được tính theo công thức chung p’ = p² + 2pq/2 = p² + pq = p(p+q) = p (vì p+q = 1). Nếu tiếp tục tính toán ở thế hệ III, IV,... ta vẫn nhận thấy sự ổn định trong tần số alen và thành phần kiểu gen. Ta gọi là hiện tượng cân bằng di truyền của quần thể mà Hardy - Weinberg đã tìm ra và định luật này được đặt tên theo tên của 2 ông.

Điều kiện nào sau đây là yếu tố đảm bảo cho quần thể có thể đạt trạng thái cân bằng di truyền theo định luật Hardy - Weinberg?