唐氏综合征主要是由染色体异常引起的。正常人体细胞有23对染色体，而唐氏综合征患者的第21号染色体多了一条，也就是出现了3条21号染色体，这被称为21-三体综合征。
染色体异常的原因
母亲年龄因素： 母亲怀孕时的年龄是一个重要因素。随着母亲年龄的增大，卵子发生过程中染色体不分离的概率会增加。比如，在25 - 29岁年龄段，唐氏综合征的发生率约为1/1250；而到了40 - 44岁年龄段，发生率会上升到1/100左右；45岁以上时，发生率甚至可高达1/50。父亲年龄因素： 父亲的年龄也有一定影响，虽然相比母亲年龄影响较小，但父亲年龄过大时，精子形成过程中也可能出现染色体不分离的情况，从而增加胎儿患唐氏综合征的风险。遗传因素： 极少数唐氏综合征患者是由于家族遗传因素导致的。比如平衡易位携带者，虽然自身染色体数目正常，但染色体结构存在平衡易位，在遗传给后代时，就有可能导致后代出现染色体数目异常，引发唐氏综合征。
其他相关因素
环境因素： 一些外界环境因素也可能对染色体产生影响。比如长期接触放射线，像在放射科工作的人员，如果防护不当，长期接触过量的射线，会使生殖细胞的染色体发生畸变，增加后代患唐氏综合征的几率；还有长期接触一些化学毒物，如苯、甲醛等，也可能干扰染色体的正常结构和功能，导致染色体异常。母体疾病因素： 孕妇在怀孕前或怀孕期间患有某些疾病也可能增加胎儿患唐氏综合征的风险。例如，孕妇患有糖尿病时，体内的代谢紊乱可能会影响胚胎的发育，导致染色体发生异常；孕妇感染风疹病毒等也可能对胎儿的染色体产生不良影响，增加唐氏综合征的发生概率。