在野外采集到的果蝇，眼睛都是红色的，称为“野生型”。1910年5月，摩尔根在实验室里饲养的一群红眼野生型果蝇中，发现了一只白眼果蝇。摩尔根独具慧眼，立刻认识到这只白眼果蝇的巨大价值。晚上他把这只珍贵的白眼果蝇带回家，放进床边的广口瓶里之后，才安心睡觉，白天再把它送回实验室去。在实验室里，摩尔根使这只白眼果蝇（它是雄性的）与尽可能多的野生型红眼雌果蝇交配，十天后产生了1240个子裔，形成了一个庞大的果蝇株系。

　　白眼雄蝇与红眼果蝇杂交，子一代全是红眼果蝇。子一代自交，子二代的结果完全是孟德尔式的，其中红眼果蝇2688只，白眼果蝇728只，两者比率约为3.4：1，而约占1/4的白眼果蝇则全是雄性个性。摩尔根的这一结果，以“果蝇的限性遗传”为题发表在1910年7月22日出版的《科学》第32卷第120页上。如果没有后面的结果（白眼果蝇全是雄性），则摩尔根的发现只不过是孟德尔学说的又一例证，说明孟德尔学说也适用于昆虫。而后面的结果表明，白眼基因与性别有关，这里面就有新的东西了。摩尔根在论文中没有急于宣布眼色基因一定与性染色体相关联，只不过说，眼色基因的分离与两条性染色体的分离一致。他在该论文中的解释略显复杂，也存在一些细节上的错误，但结论是正确的。同年及翌年，摩尔根又连续发表了两篇论文，终于把基因与染色体的关系确定无疑地联系在一起了。

　　摩尔根指出：如果假定控制眼色的基因位于X染色体上，而Y染色体上则不带控制眼色的等位基因，那么实验结果就能得到完满的解释。红眼基因（+）是显性，带有红眼基因的X染色体用X⁺表示；白眼基因（w）是隐性，带有白眼基因的X染色体用X^w表示。基因型为X^wY的雄果蝇，由于Y染色体上没有控制眼色的基因，隐性基因得以表现，所以是白眼果蝇。当白眼雄果蝇与野生型雌果蝇X⁺X⁺杂交，子一代的基因型是X⁺X^w和X⁺Y，即雌雄果蝇都为红色复眼，且雌果蝇是杂合体。子一代个体相互交配，结果是在子二代中有3/4是红眼果蝇，1/4是白眼果蝇。雌果蝇全为红色复眼，但其中有一半是纯合体，另一半为杂合体。雄果蝇则红眼、白眼各占一半。

　　前面已经谈到，将遗传物质与染色体联系在一起，在耐格里、魏斯曼时就早已有之，鲍维里、德弗里斯和萨顿甚至把这种联系描述得十分详细。但这些人所谈的联系都仅仅是推测，并没有将某一个具体的基因定位在某一条染色体上。摩尔根却做到了这一点，他把红眼等位基因和白眼等位基因定位在X染色体上，并用实验证实这些基因是由X染色体携带着遗传的，这就使基因在染色体上的假说有了坚实的基础，而且还是把一个特定的基因（白眼基因）归属到一条特定的染色体（X染色体）上，更有甚者，这条特定的染色体还与性别有关。