El cruce monohíbrido es el cruce de formas que difieren entre sí en un par de rasgos alternativos estudiados, de los cuales son responsables los alelos de un gen.
La herencia monogénica, estudiada en el cruzamiento monohíbrido, es la herencia de un rasgo, de cuyas manifestaciones es responsable un gen, cuyas diversas formas se denominan alelos . Por ejemplo, en un cruce monohíbrido entre dos líneas puras de plantas que son homocigotas para las características respectivas, una con semillas amarillas (característica dominante) y la otra con semillas verdes (característica recesiva), uno esperaría que la primera generación tuviera solo semillas amarillas, porque el alelo semillas amarillas domina al alelo verde.
Los experimentos realizados por Gregor Mendel pueden servir como ejemplos de cruce monohíbrido : cruce de plantas de guisantes que difieren entre sí en un par de rasgos alternativos: color amarillo y verde, superficie lisa y arrugada de las semillas, color rojo y blanco de las flores, etc.
El resultado del cruce monohíbrido en la primera generación es la uniformidad de los híbridos resultantes (todos los descendientes serán heterocigotos). El resultado de un cruce monohíbrido de descendencia heterocigota de la segunda generación será un 75% de probabilidad de un fenotipo dominante y un 25% de probabilidad de un fenotipo recesivo en la segunda generación de híbridos (ley de división 3:1). Tal resultado se observará solo con dominancia completa (el fenotipo de los heterocigotos Aa coincide con el fenotipo de los homocigotos AA). Según el genotipo en la segunda generación de híbridos, se observa una división de 1:2:1 (alrededor del 50% de los individuos tienen el genotipo Aa y el 25% tienen cada uno los genotipos AA y aa). Con dominancia incompleta (cuando los individuos con el genotipo Aa tienen un fenotipo intermedio entre los fenotipos de los homocigotos), la división por fenotipo en la segunda generación de híbridos coincidirá con la división por genotipo. Así, al cruzar líneas puras de la planta de la belleza nocturna Mirabilis jalapa con flores rojas y blancas, todos los híbridos de la primera generación tienen flores rosadas. En la segunda generación se observa un desdoblamiento de 1 blanco : 2 rosa : 1 rojo.
Por lo general, se usa un cruce monohíbrido para determinar cuál será la segunda generación de un par de padres que son homocigotos para el alelo dominante y recesivo, respectivamente.