所謂突變是指遺傳物質突然發生顯著變異的現象。突變可引起形態上或生理上較為明顯的變異，1901年和1903年，孟德爾定律的重新發現者之一，荷蘭的遺傳學家德·弗里斯發表了他的著作《突變論》第一卷和第二卷，首次提出了突變學說。他的突變學說指出了“不連續變異”的重要性，從此遺傳學家開始把注意力轉向對突變的實驗研究，取得了巨大的成就。隨著人類對基因認識的深化，對突變的研究，取得了巨大的成就。隨著人類對基因認識的深化，對突變的研究也一步步踏上更高的階梯。摩爾根學派的成員之一、摩爾根的學生馬勒於1927年第一次用X射線在果蠅中人工誘發了突變以後，人們對突變的研究開始達到高潮。研究發現，突變在自然條件下發生的頻率較低，然而經過人工處理後突變率可大大提高。突變可分為兩類，一類為染色體畸變，一類為基因突變。這種突變產生的新性狀一經出現，就可能遺傳下來，育成新種。也就是說，自然界因此就增加了一個新的有顯某著區別的品種。染色體畸變又可分為染色體結構的變異和染色體數目的變異。其關係圖如下：變異表現型變異(不遺傳)基因型變異(遺傳)組合變異(基因的重組)染色體畸變結構的變異：缺失、倒位、重複、易位數目的變異：非整倍性變異：單體、多體、缺體整倍性變異單倍體多倍體。

在自然界和人類社會活動中，除了漸變的和連續光滑的變化現象外，還存在著大量的突然變化和躍遷現象，如水的沸騰、岩石的破裂、橋樑的崩塌、地震、細胞的分裂、生物的變異、人的休克、情緒的波動、戰爭、市場變化、經濟危機等等。突變論方法正是試圖用數學方程描述這種過程。突變論的研究內容簡單地說，是研究從一種穩定組態躍遷到另一種穩定組態的現象和規律。

突變論認為，系統所處的狀態，可用一組引數描述。當系統處於穩定態時，標誌該系統狀態的某個函式就取唯一的值。當引數在某個範圍內變化，該函式值有不止一個極值時，系統必然處於不穩定狀態。雷內託姆指出：系統從一種穩定狀態進入不穩定狀態，隨引數的再變化，又使不穩定狀態進入另一種穩定狀態，那麼，系統狀態就在這一剎那間發生了突變。突變論給出了系統狀態的引數變化區域。

突變論提出，高度最佳化的設計很可能有許多不理想的性質，因為結構上最優，常常聯絡著對缺陷的高度敏感性，就會產生特別難於對付的破壞性，以致發生真正的“災變”。在工程建造中，高度最佳化的設計常常具有不穩定性，當出現不可避免的製造缺陷時，由於結構高度敏感，其承載能力將會突然變小，而出現突然的全面的塌陷。突變論不僅能夠應用於許多不同的領域，而且也能夠以許多不同的方式來應用。