Кодоны, соответствующие одной и той же аминокислоте, называются кодонами-синонимами. Метионин и триптофан кодируются одним кодоном, остальные аминокислоты имеют от 2 до 6 кодонов-синонимов. Интересно, что число кодонов для каждой аминокислоты коррелирует с реальной частотой встречаемости данной аминокислоты в белках (исключение составляет аргинин).

Большинство синонимов различается только последним основанием триплета. Поэтому говорят, что код вырожден по третьему основанию.

Например, кодоны с одним из двух пиримидинов (Ц или У) в третьем положении всегда являются синонимами, а кодоны с одним из двух пуринов (А или Г) чаще (но не всегда) кодируют одну и ту же аминокислоту. Различия по всем трем основаниям наблюдаются лишь в редких случаях (например, УЦГ и АГУ оба кодируют серии). Ф. Криком для объяснения вырожденности по третьему основанию в кодоне была предложена гипотеза «качания».

В структуре кода находят отражение и химические свойства разных аминокислот. Сходные по свойствам аминокислоты кодируются кодонами, имеющими общие основания. Например, все кодоны с У во втором положении кодируют аминокислоты с гидрофобной боковой цепью. Если исключить терминирующие кодоны, то наличие А во втором положении определяет полярную или заряженную боковую цепь.

Можно полагать, что биологический смысл вырожденности генетического кода состоит в том, что эффект мутаций сводится к минимуму. При такой организации кода случайно возникшая замена основания с большей вероятностью, чем при случайном подборе кодонов, приведет к замене на сходную аминокислоту или же замены не произойдет вовсе.

Вырожденностью кода можно также объяснить существенную разницу в содержании АТ-пар у прокариот (от 30 до 70%) при схожем спектре белков. По-видимому, разные организмы систематически используют различные кодоны-синонимы.