メンデルはエンドウマメの形態に注目して1856年から交配実験を行い、その結果を分析し、それが三つの法則にまとめられると考えた。彼は1865年にブルノ自然研究会で口頭発表し、翌年には会誌に論文を発表した。彼によると、形態の遺伝は一対の遺伝粒子を仮定することで説明できる。それは親の体内では変化を被ることなく子に受け継がれる。また各個体は両親からこれを1個ずつ受け取り、子をなす際には自分の作る配偶子にこれを1個ずつ分配する。詳しくはメンデルの法則を参照。彼の発表、および論文がある程度の範囲の専門家の耳に入っていたのは間違いないが、大きな評価を得ることはできず、1900年に再発見されるまで反響はなかった。他方でそれまでと同様に様々な交配実験が行われ、時にはその報告にメンデルの論文が引用された例もある。むしろ、この間に細胞や染色体に関する知見が正確化した点が大きいかもしれない。たとえば植物において花粉と卵子が受精することが判明し、また減数分裂の存在が予想されるようになっている。この時期、上記の流れとは別に、生物の多様性に注目した研究としてフランシス・ゴルトンによる生物統計学も創始されている。これは現代では非科学的な優生学を含んだものであったが、「継承されるもの」としての遺伝の性質を説明したメンデルの研究では捉えきれなかった、「集団内の連続的な多様性」を説明する遺伝の性質を捉えたものであった。これらの研究は、対象の過程を研究する中で統計学の発展と生物現象への統計解析の導入を促し、集団遺伝学が誕生する土壌となったと言える。
遺伝現象は古くから知られていたが、その理論付けは困難であった。古くはヒポクラテスがこれについて言及し、生物体の各部分が何らかの物質を作り、これが子孫に伝わって子を親の形に似せる、という、遺伝物質を想定したような表現をしている。アリストテレスはこの点についてははっきりとした表現をしていない。彼は優性を現象的には知っていたが、説明を持ち合わせなかった。彼は多くの生物が異種間の雑種として生まれたと考えていた。他方、農業部門では雌雄異株の植物（イチジクなど）を通じて人工授粉の手法が古くから成立し、17世紀頃にはこれが交配に当たるとの認識が成り立った。植物で交雑実験を行ったのはドイツのヨーゼフ・ケールロイターとされる。彼は18世紀半ばに様々な交配実験を行い、雑種は中間の形質を示すこと、ただし片方に似ることもあること、両者の縁が遠い場合には不稔の雑種ができること、また時に両者より強い雑種を生じること（雑種強勢）などを認めた。それ以降19世紀までこれに追随する交配実験が行われた。1830年にはオランダの科学アカデミーが交雑によって新変種を作る研究の懸賞論文を出している。このような中で、遺伝する形質（表現型）は交雑とともに混じりあっていくと考えられていた。これは、雑種がその両親の中間的な性質を示すことが多いことに基づく。しかし、たとえばトーマス・ナイトは純系の株同士の交配では片親の形質だけが子に現れることを報告している。ちなみに、彼が行ったエンドウの実験が、後のメンデルの実験の基礎となっている。他に、1824年にジョン・ゴスはやはりエンドウについて、一代目で見られなかった形質が二代目に出現することも見ている。カール・ゲルトナーは上記懸賞論文に応募して賞を得た。彼は想定された遺伝物質をエレメントと名付け、これはメンデルも採用したところである。チャールズ・ダーウィンも交配実験に取り組み、一代目が片親の形質を示すこと、二代目には両方の形質が現れることなどを見ている。ただし二代目の分離比が一定になる、というような観点を持たず、やはり体で作られる物質が子の体の各部に配分される、というような説にまとまっている。
1943年、南海の前身・南海鉄道が戦時下の貨物需要の増大に対処すべく南海本線にて使用するため東芝にて1両製作した。戦時下のため南海独自設計ではなく、東芝40t標準型の導入となりED5151形という形式も用意されていた。ところが、折しも加太支線の東松江駅近くの軍需工場関連の物資輸送のために東松江駅と山手線（旧・阪和電気鉄道線）の六十谷駅を結ぶ貨物線を建設する計画が持ち上がった。このため、予定を変更し新製の電気機関車は山手線に配属され、形式・車番も阪和と南海の流儀を折半したED1150形ED1151となった。当時南海本線は架線電圧が直流600V、山手線は直流1,500Vであったが、本形式は本来直流1,500V対応として設計されていたため、使用に問題はなかった。翌1944年、山手線は戦時国家買収の対象となり阪和線となった。ED1151は買収対象から外れて南海に引き上げられ、そのままの車番で当初の予定通り南海本線にて終戦前後の貨物輸送にあたるようになった。東芝40t標準型は定格速度が低いものの大出力で使いやすかったため3両を増備することになり、1948年にED5151形ED5152 - 5154が製作された。しかし、ED5154は傾斜生産方式の政策の下で最重要産業の一つとなっていた三井三池炭鉱の生産力強化のために三井三池港務所専用鉄道に譲渡することになり、書類上は一旦南海籍に入っているものの実車は一度も南海に来ることなく、同鉄道に在籍していた同型機（Nos.17 - 19）の続番が与えられてNo.20となった。また、翌1949年にED1151はED5151へ改番され、ED5151形に編入されている。その後、1971年には3両とも貨物列車の集約に伴う長大編成化に対応して、重連対応化改造工事を施工されている。1973年の南海線の架線電圧昇圧（直流600Vから直流1,500Vへ）に際し、貨物輸送の減少が著しくなっていたことから電気機関車については昇圧改造施工を最小限にとどめ、大半を廃車することとなった。本形式は本来直流1,500V対応として設計されていて昇圧改造が容易であることからED5201形とともに残存することになった。昇圧後は2両が天王寺駅 - 貝塚駅間（天王寺支線経由）の貨物列車牽引を重連で、1両は和歌山市駅の入れ換えや築港町駅発着貨物の輸送を担当した。しかし、この状況は長くは続かなかった。1977年に和歌山付近を除いて貨物取り扱いが廃止となったため天王寺駅発着の貨物列車が廃止となった。ED5151形は3両とも余剰となり、翌1978年全車が廃車され形式消滅となった。