A aneuploidia é o tipo mais comum e significativo dos distúrbios cromossômicos humanos, ocorrendo em pelo menos de 3% a 4% de todas as gestações clinicamente reconhecidas. A maioria dos pacientes aneuplóides tem uma trissomia (três em vez do par normal de um determinado cromossomo) ou, com menos freqüência, uma monossomia (apenas um representante de um determinado cromossomo). A trissomia ou a monossomia podem ter conseqüências fenotípicas.        
As trissomias podem existir para qualquer parte do genoma, mas a trissomia de um cromossomo inteiro raramente é compatível com a vida. O tipo mais comum de trissomia nas crianças nativivas é a trissomia do 21 (cariótipo 47, XX ou XY, +21), a constituição cromossômica vista em 95% dos pacientes com síndrome de Down. A monossomia de um cromossomo inteiro quase sempre é letal. Uma exceção importante é a monossomia do cromossomo X, como visto na síndrome de Turner. Embora as causas da aneuploidia não sejam bem compreendidas, sabemos que o mecanismo cromossômico mais comum é a não-disjunção meiótica. Isto se refere à falha de um par de cromossomos em se separa corretamente, durante uma das duas divisões meióticas, geralmente durante a meiose I.
As conseqüências da não-disjunção durante a meiose I e II são diferentes. Se ocorrer durante a meiose I, o gameta com 24 cromossomos conterá tanto os membros paterno quanto materno no par. Se ocorrer durante a meiose II, o gameta com o cromossomo extra conterá ambas as cópias do cromossomo paterno ou materno. (Estritamente falando, as afirmativas mencionadas referem-se apenas ao centrômero paterno ou materno, pois a recombinação entre os cromossomos homólogos em geral ocorre na meiose I anterior, resultando em algumas diferenças genéticas entre as cromátides e, portanto, entre os correspondentes cromossomos filhos).
A propensão de um par cromossômico de não se disjuntar tem sido fortemente associada a aberrações na freqüência ou disposição, ou ambas, dos eventos de recombinação na meiose I. Um par de cromossomos com poucas recombinações ou com recombinações muito próximas ao centrômero ou telômero podem ser mais suscetíveis à não-disjunção que um par cromossômico com um número mais típico e distribuição dos eventos de recombinação.
Além da não-disjunção clássica, na qual a segregação imprópria dos cromossomos resulta de uma falha no pareamento ou na recombinação apropriada dos cromossomos, ou ambos, outros mecanismos envolvem a separação prematura das cromátides irmãs na meiose I em vez de na meiose II. Caso isto ocorra, as cromátides separadas podem por acaso se segregar para o ovócito ou para o glóbulo polar, levando a uma gameta não-balanceado.
Já foram relatadas formas mais complicadas de aneuploidia múltipla.
Ocasionalmente um gameta tem um representante extra de mais de um cromossomo. A não-disjunção pode ocorrer em duas divisões meióticas sucessivas ou, por acaso, simultaneamente no gameta masculino e no feminino, resultando em zigotos com números incomuns de cromossomos, que são extremamente raros exceto para os cromossomos sexuais.
A não-disjunção também pode ocorrer em uma divisão mitótica após a formação do zigoto. Se isto ocorrer em uma divisão inicial de clivagem, poderá resultar um mosaicismo clinicamente significativo. Em algumas linhagens celulares malignas e algumas culturas de células, a não-disjunção mitótica pode levar a cariótipos altamente anormais.
Um importante desenvolvimento no diagnóstico da aneuploidia, especialmente na fase pré-natal, é a aplicação de FISH multicolor em células interfásicas. Este enfoque permite o rápido diagnóstico sem necessidade de cultura de células. Hoje, um grande número de laboratórios de citogenética pré-natal faz análises interfásicas pré-natais para avaliar a aneuploidia dos cromossomos 13, 18, 21, X e Y, os cinco cromossomos que contribuem com a grande maioria das aneuploidias nos nativivos (95%).