Среди микроорганизмов широко распространен и такой вид изменчивости как генетическая рекомбинация, которая может происходить в результате трансформации, трансдукции и конъюгации. В эволюционном процессе рекомбинации играют второстепенную роль. Главным поставщиком эволюционного материала являются мутации.
Суть явления генетической рекомбинации состоит в том, что в реципиентную клетку попадает лишь фрагмент экзогенной ДНК бактерии-донора, который взаимодействует с цельной хромосомой реципиента, в результате чего происходит перераспределение — рекомбинация генетического материала с образованием рекомбинанта, имеющего признаки обоих родителей. Полученные рекомбинанты — это клетки, в которых полноценная хромосома состоит из хромосомы реципиента с включенными в нее фрагментами хромосомы донора.
Для осуществления возможности скрещивания донор должен обладать свойством фертильности (от англ. fertilitу — плодовитость). Фертильность определяется по способности бактерий адсорбировать специфические донорские фаги на поверхностных пилях, синтез которых детерминируется F-плазмидой, или на специфических участках поверхности клетки-донора при отсутствии таких пилей у некоторых видов бактерий. Рекомбинация может произойти при наличии у реципиента рекомбинационных генов, а также при отсутствии факторов ограничения экспрессии чужеродной ДНК.