三毛猫のオスが誕生する確率は、統計上約3万分の1（およそ0.003%）とされています。この極めて低い出現率は、猫の毛色を決定づける遺伝子の配置と性染色体の組み合わせによって生じるものです。
猫の性別は人間と同様に性染色体によって決まり、メスは「XX」、オスは「XY」の組み合わせを持ちます。ここで鍵を握るのが、毛色を赤（茶・オレンジ）にする「O遺伝子（Orange gene）」の存在です。この遺伝子はX染色体上にしか存在しないという決定的な特徴を持っています。
被毛を三毛（白・黒・茶）にするためには、白を決定する常染色体の遺伝子に加え、X染色体上に「茶色を発現させる遺伝子」と「黒色を発現させる遺伝子」が1つずつ同時に揃わなければなりません。X染色体を2本持つメス（XX）であれば、片方のXに茶、もう片方のXに黒の情報が乗ることで自然に三毛猫になります。一方、通常のオス（XY）はX染色体を1本しか持たないため、茶色か黒色のどちらか一方しか発現できず、白を含めても2色までしか毛色が発現しません。
