染色体的数目作为分类性状的价值在于它在各类植物中，甚至在不同种中是不同的，但在种内相当恒定，因此对划分类群具有重要参考意义。在近代细胞分类学研究中，大量的工作集中在染色体的数目上。大量物种，约1／3的蕨类植物和1／5的种子植物已做过染色体计数研究。密苏里植物园的最新服务器维护着染色体数目记录并可以在线咨询相关物种的信息。

染色体数目通常被报道为来自孢子体组织有丝分裂的二倍体（2n），二倍体的配子体染色体数目被称作基数，以X来表示。假如一个类群既有二倍体，又有多倍体，则其染色体基数（X）即为二倍体植物配子体的染色体数目，即X＝n。因此，二倍体孢子体的染色体数目为2n＝2X，而四倍体为2n＝4X，六倍体为2n＝6X，等等，以此类推。

植物的染色体数目表现出相当大的变化，如被子植物中菊科的纤细单冠菊染色体数目n＝2，禾本科的海滨早熟禾n＝132；蕨类植物中圆筒水绵n＝2，心叶瓶儿小草n＝630。然而染色体数目的大变化范围对于分类学研究不是十分重要，但使用基数（X）在科及其以下分类等级族、属、种等的比较研究中通常更具意义。如禾本科竹亚科X＝12，而禾亚科X＝7；蔷薇科苹果亚科X＝17，而其他亚科中有X＝7、8或9；芍药属Paeonia染色体X＝5，且个体较大，和毛茛科大多数属的基数很不相同，结合其他特征支持将其分离出来，独立成为芍药科Paeoniaceae，并认为它与五桠果科Dilleniaceae亲缘关系相近。又如在半日花科Cistaceae中，欧洲半日花属Halimium以往常常置于半日花属Halianthemum中，后来发现Halimium的染色体基数X＝9，而半日花属X＝8，因此支持将Halimium从半日花属中分出，并放在具有染色体X＝9的岩蔷薇属Cistus附近。

由染色体数目的加倍导致的多倍体也被证明具有重要的分类学意义。如菊科千里光属威尔士千里光（2n＝60），其形态介于混型千里光（2n＝20）和欧洲千里光（2n＝40）之间，并在两个种生长的区域均发现其分布，加之后两个种的不育三倍体杂种已经被报道，因此认同威尔士千里光是混型千里光和欧洲千里光的异源六倍体。

此外一个种通常表现出单一的染色体数目，然而某些种群或种下分类群（亚种、变种、变型）具有不同的染色体数目，有时甚至是不同的染色体形态。如菊科的还阳参属Crepis，报春花科的报春花属Primula，其属内百余种，但每种植物的染色体数目均有差别。这样的种群或种下分类群成为细胞型。