Keluarga gen adalah sekumpulan beberapa gen yang serupa. Gen-gen ini terjadi karena duplikasi dari satu gen asli. Biasanya mereka memiliki fungsi biokimia yang serupa. Gagasan bahwa gen diduplikasi hampir setua ilmu genetika.

Salah satu keluarga tersebut adalah gen untuk subunit hemoglobin manusia. Kesepuluh gen tersebut berada dalam dua kelompok pada kromosom yang berbeda, yang disebut lokus α-globin dan β-globin. Kedua kelompok gen ini diperkirakan muncul dari gen prekursor yang diduplikasi, sekitar 500 juta tahun yang lalu.

Keluarga gen terbesar dikatakan sebagai gen olfaksi. Gen homeobox adalah kelompok penting lainnya.

Gen-gen untuk sistem kekebalan tubuh mencakup beberapa keluarga gen. Gen-gen ini mengkode kompleks histokompatibilitas utama, dan imunoglobulin. Reseptor seperti tol adalah sensor utama infeksi pada mamalia.