Đu đủ trong tự nhiên có thể giao phấn, tự thụ hoặc trinh sinh (không cần thụ phấn thụ tinh) phụ thuộc vào dạng cây cạnh nó.
Đu đủ là cây có giới tính phức tạp, tuy những hiểu biết về cấu trúc di truyền của nó chưa được nghiên cứu sâu nhưng một số kết quả nghiên cứu về cơ chế di truyền của đu đủ đã góp ích rất lớn vào công tác chọn tạo giống. Các quan sát về nhiễm sắc thể trong phân bào giảm nhiễm của đu đủ cho thấy đu đủ có 9 NST đơn tương ứng với bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n = 18, và theo giả thuyết cân bằng di truyền của Hofmeyr (1941): các dạng giới tính của đu đủ được điều khiển bởi một locus gen bao gồm 3 alen là M1, M2, m. Trong đó M1 và M2 có mặt ở vùng ít hoạt động hay không hoạt động của nhiễm sắc thể giới tính, do đó nó bị loại bỏ đi vì không cần thiết cho sự sống. Đây là nguyên nhân gây chết của 3 kiểu gen M1M1, M1M2, M2M2. Sự hoạt động độc lập của M1,M2 và m trong các kiểu gen M1m, M2m, mm tạo nên 3 dạng giới tính khác nhau của đu đủ:
- M1m: quy định dạng lưỡng tính - M2m: quy định giới tính đực - mm: quy định giới tính cái Các phép lai sẽ cho kết quả như sau:
2. mm (cái) x M2m (đực) = mm (cái) + M2m (đực)
3. M1m (lưỡng tính) x M2m (đực) = M1M2 (chết) + M1m (lưỡng tính) + M2m (đực) + mm (cái)
4. M1m (lưỡng tính) x M1m (lưỡng tính) = M1M1 (chết) + 2M1m (lưỡng tính) + mm (cái).
Kết quả là thế hệ con ở phép lai (1) và (4) sẽ cho toàn cây cái và cây lưỡng tính. Như vậy ở hai phép lai này, tất cả các cây ở thế hệ con đều cho quả tốt.