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对染色体多了一条，也就是出现了三体现象。据统计，唐氏综合症的发生与孕妇的年龄密切相关，孕妇年龄越大，胎儿患唐氏综合症的风险越高，比如35岁以上孕妇生育唐氏儿的概率会明显增加。
染色体异常因素
卵子方面：女性在减数分裂过程中，21号染色体不分离是导致唐氏综合症的重要原因之一。随着女性年龄增长，卵子老化，发生染色体不分离的几率会升高。例如，25岁女性生育唐氏儿的概率约为1/1300，而40岁时则上升到1/100左右。精子方面：男性精子形成过程中，21号染色体不分离也可能引发唐氏综合症，但相对女性卵子因素来说，其影响相对较小。不过，男性年龄增加也会有一定影响，只是不如女性年龄影响显著。
遗传因素相关
家族遗传倾向：虽然大多数唐氏综合症是由于染色体随机变异引起的，但如果家族中有过唐氏综合症患儿，那么再次生育唐氏儿的风险会高于普通人群。有研究表明，若家族中有1名唐氏综合症患儿，再次生育患儿的风险约为1% - 2%，比正常人群高很多倍。特定基因变异：某些特定基因的变异也可能增加唐氏综合症的发病风险，但这部分情况相对较少见，主要还是以21号染色体三体为主要的遗传相关致病原因。
环境因素影响
化学物质接触：孕妇在孕期接触某些化学物质，如苯、甲醛等，可能会增加胎儿患唐氏综合症的风险。例如，长期处于含有较高浓度化学污染物的工作环境或生活环境中的孕妇，胎儿发生染色体异常的几率可能会上升。辐射暴露：孕妇受到过量的辐射照射，比如在放射科工作未做好防护，或者接受过不必要的腹部X线检查等，都可能影响胎儿的染色体结构，导致唐氏综合症的发生。一般来说，孕妇腹部接受超过一定剂量的辐射，就可能对胎儿染色体产生不良影响。