Đột biến (mutation) là những biến đổi di truyền hợp thành cơ sở di truyền của tính biến dị, nó là hiện tượng thường xuyên gắn liền với sự sống và tiến hoá của sinh vật. Tác động của các đột biến rất đa dạng, nó có thể gây ra những biến đổi bất kỳ tính trạng nào với những mức độ khác nhau, từ những biến đổi rõ rệt, đến những sự sai lệch rất nhỏ khó nhận thấy. Một số đột biến được biểu hiện ra kiểu hình có thể quan sát được, nhưng cũng có những đột biến chỉ ảnh hưởng đến sức sống. Có những đột biến lặn, nhưng cũng có những đột biến trội. Sự thay đổi kiểu hình do đột biến có thể biểu hiện ra ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau như phôi, hạt, cây con, cây trưởng thành.
Căn cứ vào sự biến đổi cấu trúc di truyền người ta có thể phân ra làm các loại đột biến khác nhau như: đột biến gen: Biến đổi rất nhỏ trên một đoạn DNA, thường liên quan đến 1 hay 1 cặp nucleotide; đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể: tái sắp xếp, lặp đoạn, mất đoạn,... Các đột biến này còn có thể gọi là sai hình nhiễm sắc thể (Phạm Thành Hổ, 2010).
Trong các dạng đột biến nêu trên dạng làm biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể thường dẫn đến những biến đổi có hại đối với cơ thể sinh vật. Vì vậy, các nhà chọn giống chú trọng chủ yếu đến dạng đột biến gen, dạng này liên quan đến sự biến đổi cấu trúc của gen dẫn tới sự xuất hiện alen mới (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007).
Sự phát sinh đột biến có thể do tự phát (đột biến tự nhiên). Do tác động của tập hợp các yếu tố (vật lý, hoá học,…) có trong môi trường sống, và do những biến loạn về trao đổi chất trong tế bào gây ra những biến đổi cấu trúc gen dẫn tới xuất hiện những thể đột biến mới. Đột biến có thể do tác động của con người (đột biến nhân tạo): bằng cách sử dụng các tác nhân gây đột biến như các tác nhân vật lý (tia
X, tia gamma, bức xạ cực tím UV, bức xạ, neutron,…), các tác nhân hoá học (các chất đồng phân có tính base và những hợp chất có liên quan, chất kháng sinh, những tác nhân alkyl hoá, acridines, azides, hydroxylamine, nitrous acid,...)
Trong điều kiện tự nhiên, tần số xuất hiện đột biến thay đổi tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng và của từng gen riêng biệt, tuy nhiên tần số đột biến thường rất thấp (khoảng 10-6) và khó phát hiện, số đột biến có lợi cho sản xuất và đời sống lại càng thấp hơn (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007). Ngày nay các nhà chọn giống không chỉ trông chờ vào việc sử dụng các dạng đột biến tự phát. Vì vậy, việc gây đột biến nhân tạo được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, nhằm tăng tần xuất xuất hiện đột biến với các tính trạng có giá trị kinh tế ở các loài thực vật nói chung và cây trồng nói riêng. Mặc dù còn nhiều hạn chế nhưng đột biến thực nghiệm đã và đang đóng góp rất lớn cho việc cải tiến giống cây trồng trên thế giới.