Nucleus programma’s worden gekarakteriseerd door de aanwezigheid van een beperkt aantal vrouwelijke dieren die genetisch superieur zijn aan de gehele populatie. Deze vrouwelijke dieren gaan de nieuwe mannelijke fokdieren produceren. Zij zijn eigendom van een fokkerijorganisatie of een beperkt aantal fokkers en die populatie van genetisch superieure dieren wordt de nucleus (fokbedrijf of fokunit) genoemd. Zij leveren de volgende generaties mannelijke dieren die mannelijke dieren moeten produceren en mannelijke dieren die vrouwelijke dieren gaan produceren. Van hen worden veel kenmerken geregistreerd. De fokkerijorganisatie neemt de beslissingen over selectie en paring in de nucleus en in de contracten die met fokkers afgesloten worden. Het gevolg hiervan is dat de fokdoelen strikt worden vastgehouden, de registratie van kenmerken en stamboom compleet is en de selectie en paring in de nucleus onder controle is. Dit resulteert in een grote genetische vooruitgang over generaties. Nucleus programma’s kunnen worden gesloten, zoals het geval is bij varkens en kippen. Zodra de dieren voor de nucleus bij de start van het fokprogramma worden gekozen, worden geen dieren van buitenaf meer toegevoegd aan de populatie. Dit wordt een gesloten nucleus fokprogramma genoemd.
In de rundveefokkerij worden kunstmatige inseminatie, in vitro fertilisatie en embryo transplantatie veelvuldig gebruikt in de open nucleus. Dit geeft te mogelijkheid om veel nakomelingen te genereren van superieure stieren en van koeien en de allelen van deze dieren breed te verspreiden in de populatie. In het gedeelte van de populatie dat vooral gebruikt wordt voor productie doeleinden, worden de nakomelingen van de stieren getest op de belangrijke kenmerken. Wanneer de geschatte fokwaarde van koeien in de productie populatie vergelijkbaar is met (of hoger is dan) de fokwaarde in de nucleus populatie, kunnen zij ook tot de nucleus toetreden. In dat geval kan de fokkerijorganisatie het dier kopen of een contract afsluiten met de eigenaar. Dit wordt een open nucleus fokprogramma genoemd.
Open nucleus fokprogramma’s kunnen ook worden gezien bij diersoorten waar de huidige fokprogramma’s een platte structuur hebben: paarden, honden, schapen en geiten. Dan kan de genetische vooruitgang behaald worden in een gecontroleerde situatie en mannelijke dieren uit de nucleus kunnen dan vaak gebruikt worden door individuele particuliere fokkers. Bij honden zijn al open nucleus fokprogramma’s ontwikkeld voor werkhonden en voor blinde-geleidehonden zijn zelfs gesloten nucleus programma’s opgezet.