虽然有多种理论诠释这类现象产生的原因，但是造成这种现象的分子基础仍不清楚。利用转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观遗传学和系统生物学等对异源多倍体和一般杂交种开展了广泛和深入的研究，为杂种优势的分子基础提供了新的见解。在杂交体和异源多倍体中，表观遗传学的关键调控基因可以改变复杂的机体调控网络和代谢，从而调节生物量和导致杂种优势。从基因组学和表观遗传学的角度看，杂种优势来自双亲基因组之间的相互作用，从而改变有关基因的调控网络，促进生长，提高抗逆性和适应性。例如，在异源多倍体和杂交种中的关键调控基因的表观遗传修饰可以改变其生理和代谢调控网络，从而导致杂种优势。对杂交优势及分子基础的研究有助于理解复杂的遗传和表观遗传机制，从而更好地利用杂种优势，提高动、植物的产量和改善品质。