Au cours du zygotène, les chromosomes homologues commencent à apparaître alignés le long de leur longueur dans un processus appelé synapsis. La synapsis est la formation d'une structure appelée bivalent ou tétrade, où chaque paire de chromosomes homologues s'aligne et forme des structures appelées chiasmas et  sont des points d'échange de matériel génétique entre les chromosomes homologues, ce qui conduit à la recombinaison génétique et à la création de diverses combinaisons génétiques chez la descendance. 

La phase du zygotène est essentielle pour assurer la précision de la ségrégation des chromosomes homologues lors de la division cellulaire ultérieure, ce qui contribue à la diversité génétique des gamètes et des descendants.