Μια οικογένεια γονιδίων είναι ένα σύνολο πολλών παρόμοιων γονιδίων. Προκύπτουν από τον διπλασιασμό ενός μόνο αρχικού γονιδίου. Συνήθως έχουν παρόμοιες βιοχημικές λειτουργίες. Η ιδέα ότι τα γονίδια διπλασιάζονται είναι σχεδόν τόσο παλιά όσο και η επιστήμη της γενετικής.
Μια τέτοια οικογένεια είναι τα γονίδια για τις υπομονάδες της ανθρώπινης αιμοσφαιρίνης. Τα δέκα γονίδια βρίσκονται σε δύο ομάδες σε διαφορετικά χρωμοσώματα, που ονομάζονται τόποι α-σφαιρίνης και β-σφαιρίνης. Αυτές οι δύο συστάδες γονιδίων πιστεύεται ότι προέκυψαν από ένα πρόδρομο γονίδιο που διπλασιάστηκε πριν από περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια.
Η μεγαλύτερη οικογένεια γονιδίων λέγεται ότι είναι τα γονίδια της όσφρησης. Τα homeobox γονίδια είναι μια άλλη σημαντική ομάδα.
Τα γονίδια για το ανοσοποιητικό σύστημα περιλαμβάνουν διάφορες οικογένειες γονιδίων. Κωδικοποιούν το μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας και τις ανοσοσφαιρίνες. Οι υποδοχείς τύπου toll είναι οι κύριοι αισθητήρες της λοίμωξης στα θηλαστικά.