染色體三倍體形成是由於染色體不分離導致。染色體在減數分裂或有絲分裂時不分離，不能平均分到兩個子細胞中，導致一個子細胞增多一條同源染色體，而另一子細胞缺少一條同源染色體，這種現象稱為染色體不分離。染色體不分離可發生在不同時期，如果發生在減數分裂所形成的二體配子和缺體配子與正常配子結合後，就會分別出現合子細胞中某一染色體的三體性，和另一合子細胞中該條染色體的單體性。不分離可以是第一次減數分裂的同源染色體不分離，也可以是第二次減數分裂的姊妹染色單體不分離。

如果染色體不分離發生在合子形成後，有絲分裂時姊妹染色單體的不分離則會形成正常細胞系與異常細胞系共存的鑲嵌體。由於合子細胞最初正常，但在以後的某次有絲分裂時，姊妹染色單體發生不分離。這種異常細胞如果能存活並且繼續分裂，將構成異常細胞系，並與正常細胞系並存。這種起源於同一合子具有染色體組成不同的兩種或兩種以上細胞系的個體，稱為鑲嵌體。這種染色體不分離發生越晚，體內正常二倍體細胞所佔比例越大，臨床症狀越輕。