Downův syndrom (pojmenovaný po britském lékaři Johnu Downovi, který ho v roce 1866 popsal), je způsoben jedenadvacátým nadbytečným chromozomem. Tato genetická odchylka, s níž se člověk narodí, se stane v případě, když se při dělení buňky po svém zdvojení nedokážou chromozomy od sebe oddělit a jsou místo jednoho chromozomu tak do dceřiné buňky vtaženy chromozomy dva, k čemuž často dochází při dělení vajíčka. Přibližně ve čtvrtině případů může být příčinou i spermie, která vajíčko oplodnila. Lidé s Downovou nemocí mají čtyřicet sedm chromozomů, namísto běžných čtyřiceti šesti. Tím nadbytečným je 21. chromozom. Namísto dvojice stejných chromozomů se objevuje tzv. trizonie 21. chromozomu, kdy se vyskytují chromozomy tři. Zatím se nepodařilo zjistit, proč dochází k chybnému vývoji buněk.