В основі захворювання лежить аномалія хромосомного набору (47 замість 46). Зайва хромосома виявляється у 21 парі, у зв'язку з чим цей синдром іноді називають «трисомією по 21-й хромосомі» (47, 21+).

Наявність додаткових хромосом у людини називаються чисельними аномаліями хромосом. Вони у свою чергу є найчастішою формою мутаційної мінливості геному. Таким чином, 50 хромосом – це чоловічий чи жіночий каріотип (46, ХУ або 46, ХХ) + 4 додаткові хромосоми.

Генетична інформація людини (ДНК) зберігається при нормальній ситуації у 23 парах хромосом. Тобто всього 46 хромосом.

Він містить 76 аутосом – парних хромосом, однакових для чоловічих та жіночих організмів, та 2 статеві хромосоми, які і визначають стать собаки.