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，也就是出现了三体现象。据统计，孕妇年龄越大，胎儿患唐氏综合征的风险越高，比如35岁以上孕妇生出唐氏综合征患儿的概率相对会明显增加。
染色体异常的原因
母亲卵子异常：
高龄孕妇风险高：随着女性年龄增长，卵子质量下降，染色体不分离的概率增加。一般来说，25 - 29岁女性生育唐氏综合征患儿的概率约为1/1500，30 - 34岁约为1/900，35 - 39岁则上升到1/300左右，40 - 44岁高达1/100，45岁以上甚至能达到1/30。卵子自身突变：即使女性年龄不大，卵子在形成过程中也可能发生染色体不分离等异常情况，虽然这种概率相对较低，但也是导致唐氏综合征的一个因素。
父亲精子异常：
父亲的精子在形成过程中，如果发生染色体异常，也可能导致胎儿出现唐氏综合征。不过相比母亲卵子异常，父亲精子异常导致唐氏综合征的概率相对低一些，但也不能忽视。比如父亲年龄较大时，精子的染色体也可能出现异常情况，不过具体的概率统计相对母亲来说没有那么明确的大规模数据，但也是一个相关因素。
其他相关因素
遗传因素：
虽然大部分唐氏综合征是散发的，但也有极少数是由于家族遗传因素导致的。如果家族中有过唐氏综合征患儿的生育史，那么再次生育唐氏综合征患儿的风险会比普通人群高。不过这种遗传因素导致的唐氏综合征相对较少见，大部分还是由于卵子或精子的染色体异常所致。
环境因素：
一些环境因素也可能对染色体产生影响，增加唐氏综合征的发生风险。比如长期接触放射性物质，像在辐射环境工作的人群，他们的生殖细胞可能受到辐射影响，导致染色体异常；还有长期接触某些化学毒物，如苯、甲醛等，也可能干扰生殖细胞的正常分裂，增加胎儿患唐氏综合征的概率。但环境因素导致唐氏综合征的机制相对复杂，而且需要达到一定的剂量和接触时间才可能产生明显影响。