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3条21号染色体，这种情况约占唐氏综合征病例的95%左右。
染色体异常的原因
母亲卵子异常：
高龄孕妇风险高：随着孕妇年龄的增加，卵子发生老化，染色体不分离的几率会上升。一般来说，35岁以上的孕妇生出唐氏综合征患儿的风险明显增高。比如，25 - 29岁孕妇生育唐氏患儿的概率约为1/1250，而35 - 39岁则上升到1/385，40 - 44岁时能达到1/106。卵子发育过程中的问题：在卵子减数分裂过程中，如果21号染色体发生不分离，就会导致卵子中多了一条21号染色体，这样的卵子受精后就会形成含有3条21号染色体的胚胎，最终发育成唐氏综合征患儿。
父亲精子异常：
虽然父亲精子异常导致唐氏综合征的概率相对母亲低一些，但父亲的精子在形成过程中，21号染色体也可能出现不分离的情况。比如，父亲的生殖细胞在减数分裂时发生异常，产生了含有额外21号染色体的精子，与正常卵子结合后，也会使胚胎出现3条21号染色体的情况，从而引发唐氏综合征。不过，父亲精子异常导致唐氏综合征的具体机制和相关风险的详细数据相对母亲卵子异常来说研究相对少一些，但也是导致唐氏综合征的一个因素。
其他相关因素
遗传因素相关
虽然大部分唐氏综合征是由于偶然的染色体异常导致，但极少数情况下，唐氏综合征可能与遗传因素有关。比如，家族中有平衡易位携带者，其后代患唐氏综合征的风险会增加。平衡易位是指染色体片段位置的改变，虽然染色体总数不变，但基因的排列顺序发生了变化。如果家族中有这样的平衡易位携带者，他们产生异常配子的概率会高于正常人群，从而使后代患唐氏综合征的风险升高。
环境因素影响
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，像在放射工作场所工作的人员，如果没有做好防护措施，其生殖细胞可能受到辐射影响，导致染色体发生畸变，增加后代患唐氏综合征的可能性。另外，长期接触某些化学物质，如苯、甲醛等工业化学物质，也可能对生殖细胞的染色体产生不良影响，进而影响胎儿的染色体组成，增加唐氏综合征的发生几率。不过，环境因素导致唐氏综合征的具体机制还需要进一步深入研究，但可以明确的是，环境因素在一定程度上也与唐氏综合征的发生存在关联。