在野外采集到的果蠅，眼睛都是紅色的，稱為“野生型”。1910年5月，摩爾根在實驗室裏飼養的一群紅眼野生型果蠅中，發現了一隻白眼果蠅。摩爾根獨具慧眼，立刻認識到這隻白眼果蠅的巨大價值。晚上他把這隻珍貴的白眼果蠅帶回家，放進床邊的廣口瓶裏之後，才安心睡覺，白天再把它送回實驗室去。在實驗室裏，摩爾根使這隻白眼果蠅與盡可能多的野生型紅眼雌果蠅交配，十天後產生了1240個子裔，形成了一個龐大的果蠅株係。
白眼雄蠅與紅眼果蠅雜交，子一代全是紅眼果蠅。子一代自交，子二代的結果完全是孟德爾式的，其中紅眼果蠅2688隻，白眼果蠅728隻，兩者比率約為3.4∶1，而約占1/4的白眼果蠅則全是雄性個性。摩爾根的這一結果，以“果蠅的有限性遺傳”為題發表在1910年7月22日出版的《科學》第32卷第120頁上。如果沒有後麵的結果，則摩爾根的發現隻不過是孟德爾學說的又一例證，說明孟德爾學說也適用於昆蟲。而後麵的結果表明，白眼基因與性別有關，這裏麵就有新的東西了。摩爾根在論文中沒有急於宣布眼色基因一定與性染色體相關聯，隻不過說，眼色基因的分離與兩條性染色體的分離一致。他在該論文中的解釋略顯複雜，也存在一些細節上的錯誤，但結論是正確的。同年及翌年，摩爾根又連續發表了兩篇論文，終於把基因與染色體的關係確定無疑地聯係在一起了。
摩爾根指出：如果假定控製眼色的基因位於X染色體上，而Y染色體上則不帶控製眼色的等位基因，那麼實驗結果就能得到完滿的解釋。紅眼基因（＋）是顯性，帶有紅眼基因的X染色體用X＋表示；白眼基因（w）是隱性，帶有白眼基因的X染色體用Xw表示。基因型為XwY的雄果蠅，由於Y染色體上沒有控製眼色的基因，隱性基因得以表現，所以是白眼果蠅。當白眼雄果蠅與野生型雌果蠅X＋X＋雜交，子一代的基因型是X＋Xw和X＋Y，即雌雄果蠅都為紅色複眼，且雌果蠅是雜合體。子一代個體相互交配，結果是在子二代中有3/4是紅眼果蠅，1/4是白眼果蠅。雌果蠅全為紅色複眼，但其中有一半是純合體，另一半為雜合體。雄果蠅則紅眼、白眼各占一半。
前麵已經談到，將遺傳物質與染色體聯係在一起，在耐格裏、魏斯曼時就早已有之，鮑維裏、德弗裏斯和薩頓甚至把這種聯係描述得十分詳細。但這些人所談的聯係都僅僅是推測，並沒有將某一個具體的基因定位在某一條染色體上。
摩爾根卻做到了這一點，他把紅眼等位基因和白眼等位基因定位在X染色體上，並用實驗證實這些基因是由X染色體攜帶著遺傳的，這就使基因在染色體上的假說有了堅實的基礎，而且還是把一個特定的基因歸屬到一條特定的染色體上，更有甚者提出這條特定的染色體還與性別有關。
白眼果蠅在基因學說的發展史上起了不可估量的作用，以致引起關於最初那隻白眼果蠅來曆的爭論。向摩爾根推薦果蠅作為實驗材料的盧茨，曾出版過一本富有魅力的書《多樣性的昆蟲》。他在該書中聲稱：“摩爾根教授訪問我們研究所時，我曾對他提及，在我繁衍的一個血統清楚的果蠅株係中，出現了一隻白眼果蠅。但因忙於異常翅脈果蠅的研究而無暇顧及白眼果蠅。摩爾根要走了這隻活的白眼果蠅並使之繁殖，終於使白眼果蠅在後代重新出現。我講這些話，絕非自誇。如果我當時意識到那隻白眼果蠅會成為價值無比的珍品，也許就不會把它贈送給別人了。然而，我是把它送給了一位傑出的研究者。實際上，黑腹果蠅應該稱為摩爾根的遺傳果蠅。”