肉牛的遗传学理论是其育种的基础。肉牛的主要生产性能(如产肉性能、繁殖性能)和重要的经济性状(如初生重、断奶重、增重效率)以及它的各种特征特性，从根本上来说，主要取决于两方面的原因，一是遗传方面，如品种、个体特性等；二是环境方面，如营养水平、饲养管理等。前者是内因，后者则为外因。
　　一、肉牛的基因与基因型
　　科学研究证明，决定肉牛特征特性的内因就是位于细胞核内染色体上的基因(也称遗传因于)。据推测，1头牛的细胞内有数十万个基因，腿基因位于两套染色体上，其一来源于公牛，另一套来源于母牛。由于基因很多，而且公母牛通过交配而组合形成合子时，基因又有随机分离、组合成对的特性，所以几乎不可能有成数十万对基因完全一样的两个个体，既使双胞胎牛也总是有差别的。所以，人们看到的成千上万只牛，各有各的特性。基因载体——染色体是成对存在的。
　　牛的染色体有30对，即60条。其中有1对为性染色体，其余29对染色体为常染色体。公牛的性染色体用XY表示，而母牛的性染色体则用XX表示。肉牛的X染色体较长，而Y染色体比x要小很多。成对的基因，也称基因型。如XY与XX为不同的基因型；而前者表现为公牛，后者则为母牛，公母牛即是该两种不同基因的表现型。
　　在肉牛群中，有一种很矮小的个体不时见到，而它的同伴却正常。这种矮个牛，表现为腿很短，脸面凹下，前额突出，生活力及适应性明显下降。据分析研究发现，这是一种遗传缺陷，称为侏儒症。侏儒基因用n表示，而成对的正常基因用N表示。小写n表示隐性基因，即当与N结合基因型为Nn时，侏儒症状不表现出来；只有基因型为nh时，才表现出该症状。抑制n作用的N(又称等位基因)支配机体正常化，称为显性基因。所以NN和Nn基因型个体均表现正常。公母牛基因型均为NN时，其子女基因型也都是NN，因此都是正常牛。但当Nn公牛与Nn母牛交配时，则后代会形成三种基因型(NN、Nn、nn)和两种表现型(正常牛：侏儒牛=3：1)，其基因型比例为1：2：1。
　　二、肉牛的经济性状与遗传力
　　肉牛的许多经济性状，如体重、体尺、生长速度、瘦肉产量等基本上都属于数量性状，受微效多基因控制，这些基因都能影响经济性状的表型值，且具有累加效应，被称为加性基因作用(效应)。通过迩挥可以积累高产基因，在后代中得到变异和提高。
　　肉牛不同性状具有不同的遗传趋势。衡量遗传性强弱的数值用遗传力(h2)表示。研究表明，肉牛的不同性状具有不同的遗传力。凡是以加性效应为主，生命晚期形成的、与畜产品品质有关的性状，其遗传力都比较高；而容易受环境影响的性状，生命早期形成的性状，与繁殖力、生活力、适应性有关的 性状，其遗传力较抵；其他经挤性状用具有中等遗传力。