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。
　　肉牛牛犊初生时活重互不相同的差异之中，有40％是由于遗传方面的原因造成的。
　　三、肉牛的遗传进展与世代间隔遗传力的作用之一是预测遗传进展。预期遗传进展等于遗传力与选择差的乘积。
　　选择差是指：选出作为亲本的牛只某性状的平均值优于或劣于原牛群该性状平均数的差值。
　　假设有一肉牛场，全场犊牛哺乳期日增重为1．O千克，而选留的犊牛群(作种用)平均同期日增重为1.2千克，则选择差为1．2-1．0=0．2(千克)。
　　世代间隔指：肉牛上下代之间平均要经过几年，即双亲在产生后代时的平均年龄。据推算，内母牛的平均世代间隔为4.5——6.O年，而公牛的较短为3——4年。
　　肉牛育种中，为了迅速提高牛群生产力，总是采取加大选择差和缩短世代间隔的方法，从遗传方面提高牛群质量，并辅之以改善营养水平和饲养管理技术，使肉牛的优良遗传特性得以充分发挥。