细胞遗传学（汉语拼音：Xibao Yichuan Xue；英语：Cytogenetics），遗传学与细胞学相结合的遗传学分支学科。研究对象主要是真核生物。早期的细胞遗传学着重研究分离、重组、连锁、交换等遗传现象的染色体基础以及染色体畸变和倍性变化等染色体行为的遗传学效应，并涉及各种生殖方式如无融合生殖、单性生殖以及减数分裂驱动等方面的遗传学和细胞学基础。

从1910年到20年代中期，美国遗传学家T.H.摩尔根、C.B.布里奇斯和A.H.斯特蒂文特等用果蝇作为研究材料，明确地提出了连锁和交换的概念，发展了以三点测验为基础的基因定位方法，证实了基因在染色体上作线性排列，从而使遗传的染色体学说得以确立。细胞遗传学便在这一基础上迅速发展。

从细胞遗传学衍生的分支学科主要有：①体细胞遗传学，主要研究体细胞，离体培养的高等生物体细胞的遗传规律。②分子细胞遗传学，主要研究染色体的亚显微结构和基因活动的关系。③进化细胞遗传学，主要研究染色体结构和倍性改变与物种形成之间的关系。④细胞器遗传学，主要研究细胞器如叶绿体、线粒体等的遗传结构。⑤医学细胞遗传学，这是细胞遗传学的基础理论与临床医学紧密结合的新兴边缘科学，研究染色体畸变与遗传病的关系等，对于遗传咨询和产前诊断具有重要意义。