唐氏综合征主要是由染色体异常引起的，具体来说是21号染色体多了一条，也就是出现了三条21号染色体，医学上称为21-三体综合征。据统计，唐氏综合征的发生与孕妇年龄密切相关，孕妇年龄越大，胎儿患唐氏综合征的风险越高，比如35岁以上孕妇生育唐氏综合征患儿的概率会明显增加。
染色体异常的具体机制
减数分裂异常： 在卵细胞形成过程中，减数分裂时21号染色体不分离，导致卵细胞含有两条21号染色体。当这样的卵细胞与正常精子结合后，受精卵就会有三条21号染色体，从而引发唐氏综合征。这种情况在高龄孕妇中更易发生，因为随着女性年龄增长，卵细胞老化，减数分裂发生异常的概率增加。精子减数分裂异常： 虽然精子减数分裂异常导致唐氏综合征的情况相对较少，但也存在。父亲在精子形成过程中，21号染色体减数分裂不分离，产生了含有两条21号染色体的精子，与正常卵细胞结合后，也会使受精卵有三条21号染色体，进而引发疾病。
其他相关因素
环境因素： 某些环境因素可能会增加唐氏综合征的发生风险。比如孕妇在妊娠早期接触放射性物质，像在放射科工作的孕妇，如果防护不当，接触到过量的射线，可能会影响生殖细胞的染色体结构和数目，增加胎儿患唐氏综合征的几率。另外，一些化学物质，如苯、甲醛等，长期接触也可能对生殖细胞产生不良影响，导致染色体异常。遗传因素： 虽然大部分唐氏综合征是由于偶然的染色体异常引起的，但也有极少数是家族遗传性的。如果家族中有近亲患有唐氏综合征相关的染色体异常疾病，那么家族中其他成员携带相关异常染色体的概率会有所升高，后代患唐氏综合征的风险也会相应增加。不过这种遗传性的唐氏综合征相对较为罕见。