表观遗传过程通过不改变DNA序列的有丝分裂或减数分裂遗传方式调节基因表达的频率、速率或程度来调控基因表达。最初这一定义仅适用于跨代遗传，但后来也包括在一个生物体的细胞分化过程中发生的可遗传变化。
分子分析表明，表观遗传变化包括共价修饰，如甲基化和乙酰化，对DNA和组蛋白。RNA干扰与一些表观遗传改变的启动有关，例如转座子的转录沉默。与修饰过的DNA和组蛋白结合的蛋白质随后负责抑制转录，并在细胞分裂期间维持表观遗传修饰。
在分化过程中，通过多梳复合体PRC1和PRC2建立基因表达模式。PRC2甲基化组蛋白和DNA以产生抑制的初始标记:组蛋白H3 (H3K27me3)和DNA中的5-甲基胞嘧啶上的三甲基赖氨酸-27。PRC2，通过其成分EZH2或在某些复合物中，EZH1三甲基化组蛋白H3的赖氨酸-27。PRC2产生的H3K27me3与PRC1的Polycomb亚基结合。PRC1泛素化组蛋白H2A并维持抑制。
PRC2和其他表观遗传系统通过DNA甲基化调控基因表达，即通过DNA甲基转移酶家族(DNMTs): DNMT1、DNMT3A和DNMT3B，将一个甲基组从s -腺苷蛋氨酸转移到DNA中胞嘧啶的5位。
在反过程中，TET1、2,3和TDG通过TET酶氧化5-甲基胞嘧啶的甲基，并通过TDG切除氧化产物(5-甲酰胞嘧啶或5-羧基胞嘧啶)使DNA去甲基化。
核糖体RNA (rRNA)基因根据细胞的代谢需要被激活和失活。rRNA表达的阳性表观遗传调控是通过ERCC6 (CSB)、B-WICH复合物和KAT2B (PCAF)等组蛋白乙酰化酶的染色质修饰产生的。负表观遗传调控rRNA表达是通过抑制因子如eNoSC复合物、SIRT1和NoRC复合物产生的染色质修饰发生的。