唐氏综合征主要是由染色体异常导致的，具体来说是人体第21号染色体多了一条，也就是出现了47条染色体的异常核型，发生率约为活产婴儿的1/700~1/600。
染色体异常的成因
母亲卵子异常：
年龄因素影响：母亲年龄是一个重要的风险因子。随着母亲年龄的增加，卵子发生减数分裂时发生不分离的概率会升高。例如，25岁女性生育唐氏综合征患儿的风险约为1/1300，35岁时风险上升到1/350左右，40岁时则高达1/100，45岁时可接近1/30。卵子自身缺陷：即使母亲年龄不大，卵子在形成过程中也可能出现染色体不分离的情况，这是一种随机发生的染色体异常现象，具体机制尚不完全明确，但与卵子的发育过程中的一些生物学变化有关。
父亲精子异常：
虽然父亲年龄对唐氏综合征的影响相对母亲较小，但父亲的精子也可能出现染色体异常。父亲精子在形成过程中，第21号染色体发生不分离等异常情况，也会增加胎儿患唐氏综合征的风险。不过，父亲精子异常导致唐氏综合征的概率相对母亲卵子异常要低一些，但也是不可忽视的因素。
其他相关因素
环境因素的潜在影响：
一些环境因素可能会增加染色体异常的发生风险。例如，长期接触某些化学物质，像苯、甲醛等，这些化学物质可能会对生殖细胞的染色体产生损害，增加染色体不分离的概率，从而使胎儿患唐氏综合征的风险上升。另外，长期处于辐射环境中，如大剂量的电离辐射暴露，也可能影响生殖细胞的染色体结构和数目，导致染色体异常情况的出现。
遗传因素的作用：
虽然大多数唐氏综合征是由于偶然的染色体不分离事件导致的，但也有极少数情况是由于家族遗传因素引起的。例如，家族中存在平衡易位携带者，其染色体结构虽然看似正常，但携带的染色体片段可能在遗传过程中发生不平衡分离，导致后代出现染色体数目异常，引发唐氏综合征。这种遗传因素导致的唐氏综合征相对较为罕见，但也是需要考虑的一个方面。