MHC molecule มีความหลายหลายมากในแต่ละ species โดยกลไกของ Gene polymorphism นั่นคือการมีรูปแบบของยีนหลายชนิด (multiple alleles) บนยีนตำแหน่ง (locus) หนึ่งๆ โดยแต่ละ allele จะมี DNA sequence ที่ต่างกัน ซึ่งก็จะแสดงออกมาเป็นโมเลกุลที่มีลักษณะต่างกัน ความแตกต่างของ amino acid ระหว่าง allele อาจมีได้มากถึง 20 ตัว เป็นที่น่าสังเกตว่าความแตกต่างนี้ จะเกาะกลุ่มกันในบริเวณ peptide-binding region ซึ่งเป็น functional site ของ HLA molecule เป็นส่วนใหญ่ จำนวน alleles ในแต่ละ locus มีจำนวนแตกต่างกัน บาง locus มีจำนวน allele มากกว่า 200 alleles วิธีตรวจสอบ allele ที่ต่างกันของ HLA molecule นั้น สามารถตรวจได้โดยใช้ Antibody ซึ่งอาจได้มาจากหญิงที่เคยตั้งครรภ์แล้วหลายๆ ครั้ง ซึ่งจะมี Antibody ต่อ HLA ของบุตร หรือใช้ monoclonal antibody ต่อ HLA molecule แต่ละชนิด นอกจากนี้ ยังอาจตรวจได้โดยวิธี mixed lymphocyte reaction สำหรับ HLA class II molecule แต่ในปัจจุบันนี้ สามารถตรวจความแตกต่างในระดับ DNA แทน

ระบบการเรียกชื่อ HLA ในอดีต ประกอบด้วย "ชื่อ locus" ตามด้วย "หมายเลข" ได้แก่ HLA-A1, HLA-A2 , HLA-DR1 เป็นต้น โดยตัวเลขจะบ่งถึงลำดับการค้นพบ HLA ชนิดนั้นๆ ส่วนใหญ่เป็นการค้นพบโดยใช้ Antibody (Serological defined) ข้อจำกัดของวิธีนี้คือ Antibody มีความจำเพาะจำกัด และไม่สามารถแยก HLA ทุก allele ได้ เมื่อการตรวจสอบทาง DNA ซึ่งเป็นการตรวจ HLA gene เข้ามามีบทบาทมากขึ้น ระบบการเรียกชื่อของ HLA จึงเปลี่ยนเป็น "ชื่อ locus" ตามด้วย "เครื่องหมายดอกจัน" และ "ตัวเลข"โดยที่ตัวเลข 2 ตัวแรก มักจะตรงกับตัวเลขเดิม จากการตรวจทาง Serology ยกตัวอย่างเช่น HLA-A*0101 หรือ HLA-A*0102 เป็น alleles ที่จะถูกบ่งชี้ว่าเป็น HLA-A1 molecule ด้วยวิธีทาง serology ส่วนตัวเลขหลักที่ 3 และ 4 บ่งถึงลำดับที่ allele นั้นถูกค้นพบ ในบางกรณี จะมีตัวเลขลำดับที่ 5 เพื่อใช้บ่งถึงการเปลี่ยนแปลงของ nucleotide ที่ไม่ทำให้ amino acid เปลี่ยนแปลง (silent change) เช่น DQA1* 05011 และ DQA1 *05012 ที่มีลักษณะโครงสร้างโปรตีน เหมือนกันทุกประการ แต่มีความแตกต่างกันที่ระดับ nucleotide 1 ตำแหน่ง (ดูตัวอย่างรายชื่อของ HLA alleles ในตารางที่ 1) จากการศึกษาการแสดงออกของ allele ต่างๆ ในประชากร ทำให้พบลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของ HLA gene นั่นคือ allele บางตัวของ locus หนึ่ง มีแนวโน้มที่จะพบร่วมกับ allele บางตัว ของอีก locus หนึ่ง มากกว่าที่ควรจะเป็น โดยลักษณะนี้มีชื่อเรียกว่า "linkage disequilibrium"