唐氏综合症主要是由染色体异常导致的，具体来说是人体细胞内第21号染色体多了一条，也就是出现了3条21号染色体，这种情况约占唐氏综合症患者的95%左右。
染色体异常的原因
母亲卵子老化：
女性的年龄是一个重要因素，随着母亲年龄的增长，卵子发生老化现象，染色体不分离的几率会增加。一般来说，母亲年龄越大，孕育唐氏综合症患儿的风险越高。比如，25岁女性生育唐氏儿的概率约为1/1300，35岁时概率上升到1/350，40岁时则高达1/100，45岁时能达到1/30左右。
父亲精子质量问题：
父亲的精子染色体也可能出现异常，虽然父亲年龄对其影响相对母亲较小，但如果父亲的精子在形成过程中发生染色体不分离等异常情况，也可能导致胎儿患上唐氏综合症。不过，父亲方面导致的唐氏综合症相对母亲来说比例较低。
其他因素：
一些外界因素也可能增加染色体异常的风险，比如孕妇在怀孕期间接触放射性物质、化学毒物（像苯、甲醛等），或者感染某些病毒（如风疹病毒等），这些都可能干扰胎儿染色体的正常发育，从而增加唐氏综合症的发生几率。但这些外界因素导致唐氏综合症的比例相对染色体自身异常来说要低一些。