这是物种形成的另一种方式，是一种只经过一二代就能产生新物种的方式。由于多倍体生物一旦形成，它和原来的物种就发生生殖隔离，因而它成了新种，所以这种方式被称为爆发式的。多倍体在动物界极少发生，在植物界却相当普遍。很多植物种都是通过多倍体途径而产生的。约33%的物种是多倍体。被子植物中约有40%以上是多倍体。小麦、燕麦、棉花、烟草、甘蔗、香蕉、苹果、梨、水仙等都是多倍性的。香蕉、某些马铃薯品种是三倍体的。一般马铃薯是四倍体。蕨类植物也有很多是多倍体，裸子植物较少多倍体，但有名的红杉（Sequoia sempervirens）则为六倍体。
多倍体的形成有2种方式，一种是本身由于某种未知的原因而使染色体复制之后，细胞不随之分裂，结果细胞中染色体成倍增加，从而形成同源多倍体（autopolyploid）；另一种是由不同物种杂交产生的多倍体，称为异源多倍体（allopolyploid）。
同源多倍体是比较少见的。20世纪初，荷兰遗传学家研究一种月见草（夜来香）（Oenotheralamarckiana）的遗传，发现一株月见草的染色体增加了一倍，由原来的24个（2n）变成了48个（4n），成了四倍体植物。这个四倍体植物与原来的二倍体植物杂交所产生的三倍体植物是不育的（减数分裂时染色体不配对）。因此这个四倍体植物便是一个新种。Hugo de Vries给这个新种定名为 Oenothe。
多倍体植株的一般特征是茎粗、叶大、花大、果实大，但往往生长慢，矮生，成熟也较迟。[1] 多倍体的植株糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。例如，四倍体葡萄的果实比二倍体葡萄的果实大得多，四倍体番茄的维生素C的含量比二倍体的品种几乎增加了一倍。[2]
通过实验，可以人为地培育出同源多倍体植株，例如，西瓜是二倍体，具有11对（22条）染色体（2n=22）。在西瓜幼苗时期，用秋水仙素处理幼苗的生长尖，破坏分裂细胞的纺锤体，使细胞内染色体增加了一倍，因而得到具有四倍染色体（4n）的西瓜植株。四倍体西瓜可以结实，产生种子，可以培育成四倍体西瓜品系。四倍体西瓜如果接受二倍体西瓜的花粉，产生的后代是三倍体。由于这种三倍体在减数分裂时染色体不能正常联会配对，不能产生正常的配子，不能正常结子，所以三倍体西瓜果实内没有正常的种子。市场上出售的无子西瓜就是这种三倍体西瓜。
异源多倍体的例子比较多。栽培小麦（Triticum vulgaris）就是这样起源的。大约6 000年前，一种有14个染色体（二倍体）的野生小麦，称为一粒小麦(Triticummonococcum），与一种杂草山羊草（Aegilops sp．）杂交。这种杂草的正常二倍体也是14个染色体，但是它们与一粒小麦的14个染色体不同（不同源），因此不能配对，所以杂交后代是不育的。但是，由于低温，这个杂交后代忽然染色体加倍，形成了一个异源多倍体，即二粒小麦（Triticum dicoccoides）。二粒小麦具有28个染色体，或14对染色体。二粒小麦与另一种二倍体山羊草（Ageilops squarrosa）杂交，二粒小麦有28个染色体，山羊草只有14个染色体，杂交的后代又是不育的。由于低温，这个杂交种的染色体又忽然加倍，形成了具有42个（28+14）染色体的异源多倍体，即栽培的普通小麦。