Εκτιμάται ότι το σύνδρομο Down αντιπροσωπεύει περίπου το 10% όλων των μέτριων έως σοβαρών διανοητικών αναπηριών. Λόγω των χαρακτηριστικών γνωρισμάτων του προσώπου των ασθενών —που χαρακτηρίζονται από παχιά επιγανθικά πτυχώματα στις εσωτερικές γωνίες των ματιών που προκαλούν μια ανοδική κλίση— η πάθηση συχνά ονομάζεται στην καθομιλουμένη «συγγενής ηλιθιότητα», αν και οι ειδικοί δεν υποστηρίζουν πλήρως αυτόν τον όρο.Άλλα κοινά φυσιολογικά χαρακτηριστικά του συνδρόμου Down περιλαμβάνουν: καρδιακές ανωμαλίες, προεξέχουσα γλώσσα, πληρότητα προσώπου, παραμορφώσεις άκρων, χαμηλό ανάστημα και προοδευτική παχυσαρκία. Ο βαθμός νοητικής αναπηρίας ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των ατόμων, αν και οι περισσότεροι εμπίπτουν στο μέτριο εύρος. Ωστόσο, από την επέκταση των εκπαιδευτικών προγραμμάτων για παιδιά προσχολικής ηλικίας με σύνδρομο Down στη δεκαετία του 1970, ένας αυξανόμενος αριθμός έχει επιτύχει επίπεδα IQ που αντιστοιχούν σε ήπια νοητική αναπηρία.
Υπάρχουν ουσιαστικά τρεις τύποι συνδρόμου Down. Ο πρώτος είναι η τρισωμία 21 (η πιο κοινή μορφή). Σε αυτά τα παιδιά, υπάρχουν τρία αντίγραφα του χρωμοσώματος 21 αντί για τα συνηθισμένα δύο, με αποτέλεσμα μια τρισωμική κατάσταση. Ο δεύτερος είναι το σύνδρομο μωσαϊκού, που προκαλείται από αναπτυξιακές ανωμαλίες όπου ορισμένα κύτταρα έχουν ένα επιπλέον χρωμόσωμα ενώ άλλα όχι.Το τρίτο είναι το σύνδρομο Down μετατόπισης. Αυτό συμβαίνει όταν το επιπλέον χρωμόσωμα από το 21ο ζεύγος προσκολλάται, είτε ολόκληρο είτε μερικώς, σε ένα άλλο ζεύγος χρωμοσωμάτων. Η πιθανότητα ένα παιδί να αναπτύξει σύνδρομο Down επηρεάζεται σημαντικά από την ηλικία της μητέρας. Τα παιδιά που γεννιούνται από γυναίκες κάτω των 20 ή άνω των 40 ετών είναι πιο πιθανό να επηρεαστούν (ιδιαίτερα τα τελευταία).Για παράδειγμα, ο κίνδυνος να γεννηθεί ένα παιδί με σύνδρομο Down είναι 1 στις 1.300 για τις γυναίκες ηλικίας 20-30 ετών, 1 στις 600 για τις γυναίκες ηλικίας 30-34 ετών, 1 στις 300 για τις γυναίκες ηλικίας 35-39 ετών και 1 στις 80 για τις γυναίκες ηλικίας 40-44 ετών.Κατά συνέπεια, οι γιατροί συμβουλεύουν μερικές φορές τις γυναίκες μεγαλύτερης ηλικίας να υποβληθούν σε αμνιοκέντηση κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, προκειμένου να διαπιστωθεί εάν το έμβρυο έχει σύνδρομο Down ή άλλες χρωμοσωμικές ανωμαλίες. Πρόσφατα, ορισμένοι ερευνητές έχουν υποδείξει ότι και άλλοι παράγοντες εκτός από την ηλικία της μητέρας μπορεί να συμβάλλουν στο σύνδρομο Down, όπως η ηλικία του πατέρα, η υπερβολική έκθεση σε ακτινοβολία και ορισμένες ιογενείς λοιμώξεις.
Η φαινυλκετονουρία εμφανίζεται όταν ο οργανισμός δεν μπορεί να μετατρέψει τη φαινυλαλανίνη, μια ουσία που βρίσκεται σε κοινά τρόφιμα, σε τυροσίνη. Η υπερβολική συσσώρευση φαινυλαλανίνης στον οργανισμό οδηγεί σε ανώμαλη ανάπτυξη του εγκεφάλου. Σήμερα, τα νεογέννητα μπορούν να υποβληθούν σε έλεγχο για φαινυλκετονουρία μέσα στις πρώτες ημέρες μετά τη γέννηση: πολλές πολιτείες απαιτούν μάλιστα τα βρέφη να υποβληθούν σε αυτόν τον έλεγχο πριν από την έξοδο από το νοσοκομείο.Η συνεχής παρακολούθηση και έλεγχος των επιπέδων φαινυλαλανίνης στη διατροφή από τη βρεφική ηλικία έως τα μέσα της παιδικής ηλικίας μπορεί να αποτρέψει την νοητική αναπηρία. Η θεραπεία αυτής της πάθησης πρέπει να ξεκινήσει από τη βρεφική ηλικία, διαφορετικά μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή νοητική υστέρηση. Πέρα από την έγκαιρη παρέμβαση, οι ειδικοί εστιάζουν όλο και περισσότερο στον έλεγχο των γονέων για το γονίδιο της φαινυλκετονουρίας.Αν και η πιθανότητα δύο φορέων φαινυλκετονουρίας να παντρευτούν είναι εξαιρετικά χαμηλή, σε περίπτωση που συμβεί κάτι τέτοιο, η γενετική συμβουλευτική θα αποδειχθεί ιδιαίτερα ωφέλιμη.
Παρόμοια με τη φαινυλκετονουρία, η νόσος Tay-Sachs εμφανίζεται όταν και οι δύο γονείς είναι φορείς του γονιδίου. Αυτή η πάθηση προκαλεί προοδευτική εγκεφαλική βλάβη και τελικά αποδεικνύεται θανατηφόρα.Υπάρχουν πλέον διαγνωστικές μέθοδοι για τον εντοπισμό των φορέων. Επιπλέον, η προγεννητική διάγνωση μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω αμνιοκέντησης κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Επομένως, η νοητική αναπηρία που προκαλείται από γενετικούς παράγοντες είναι απολύτως προληπτή. Οι μέλλουσες μητέρες δεν πρέπει να παραμελούν τον έλεγχο για το καλό των παιδιών τους.