病毒通過接管宿主細胞的複製機器來複制自己的遺傳物質或基因組進行繁殖。跟細胞生物的基因組由DNA構成不同，病毒可以將其基因組編碼為DNA或RNA。像SARS-CoV-2這樣的冠狀病毒則能使用RNA來存儲它們的遺傳信息，而複製RNA比複製DNA更容易出錯。
研究人員指出，當冠狀病毒複製時，約3%的副本會包含一個新的隨機錯誤–這也被稱為突變。
一種在人群中廣泛流傳並引起許多感染的病毒擁有更多的複製機會從而發生突變。大多數突變是無關緊要的小問題，不會對病毒的工作方式產生重大影響，還有一些甚至可能對病毒有害。但一小部分卻會被證明對病毒有利，如使其更具感染性。
當病毒在複製過程中發生變異時，由此產生的病毒變異版本被稱為變體。公共衛生機構可能會給具有某種特徵或屬性的變體組貼上特殊標籤。這些群體可能包含來自一個單一血統的變體，就像家譜中的遺傳性狀或那些獨立產生但行為相似的變體。在SARS-CoV-2的案例中，變體是用希臘字母來分類和標記的，如擁有極高傳播性的德爾塔(δ)奧密克戎(ο)變體。
雖然不可能阻止SARS-CoV-2變異，但衛生專家說，通過限制病毒的傳播有可能減少出現新的和更致命的變異的機會。這就是為什麼佩戴口罩、保持社交距離和疫苗接種等公共衛生干預措施非常重要：它們減少了病毒可以複製的總次數，從而減少了它可以發展出更危險的變異的機會。
在大流行的過程中，在英國、巴西、加利福尼亞、南非和其他地區出現了許多SARS-CoV-2變體。其中，德爾塔變體於2020年底起源於印度並在幾個月內傳播到60多個國家，目前是美國最主要的病毒變體。跟其他變體相比，德爾塔變體的傳染性約為2倍，早期數據表明，跟以前的變體相比，它可以在未接種疫苗的人群中引起更嚴重的疾病。
變種的擴散促使人們擔心它們可能使現有的疫苗變得不那麼有效。因為COVID-19疫苗針對的是SARS-CoV-2的一個特定區域–刺突蛋白，那裡基因的突變可能會導致病毒甚至在已經接種疫苗的人中引起疾病。
但目前正在開發的COVID-19疫苗或已經獲得批准的疫苗通過激發廣泛的免疫反應發揮作用，因此預計至少可以對新的病毒變種提供一些保護。事實上，早期研究表明，由輝瑞-BioNTech、Moderna和強生公司開發的疫苗對預防德爾塔變體引起的嚴重疾病都非常有效。
世界衛生組織(WHO)和美國疾病控制和預防中心(CDC)將變體分為不同的類別：
一個值得關注的變體是SARS-CoV-2變體，跟該病毒的早期形式相比，它的突變被預測為會導致更大的傳播性、逃避免疫系統或診斷測試或更嚴重的疾病；
一個值得關注的變體已被觀察到具有更強的傳染性，更有可能造成突破性感染。德爾塔變體就屬於這一類別；
一個後果嚴重的變體是目前的疫苗無法提供保護的變體。目前沒有SARS-CoV-2的變體屬於這一類別。
輝瑞-BioNTech和Moderna的疫苗所使用的mRNA疫苗技術使公司能比病毒載體或基於蛋白質的方法更快地創造一種新的疫苗或增強劑。藥物公司已經開始調整疫苗以針對已知的變體並在動物身上測試這些調整。調整后疫苗的臨床試驗過程比用於獲得緊急使用授權的試驗過程要短。
由於大多數冠狀病毒都有其穗狀蛋白的共同區域，一些科學家正在探索開發一種“泛冠狀病毒(pancoronavirus)”疫苗的可能性，以來針對這些共同區域並提供對變種和其他類型冠狀病毒的保護。