1.染色体检查
⑴21-三体型：染色体组的核型为47xx（或xy）＋21，占90%～95%。患儿染色体总数为47个，是由于多了一个小的端着丝点染色体（属于第21对），这种现象称为三体性，因为有一对染色体变成了三个。母亲年龄大于35岁时发生机率明显增高（约为群体发病率的125倍），双亲的染色体并无异常，也无家族史，所以认为是母亲的配子（卵子）发生染色体不分离的结果。约1/5病例由父亲染色体不分离所致。在一卵性双胎时，如果一个是21-三体综合征，则在另一个孩子100%也是21-三体综合征。而在二卵性双胎时，二儿同是21-三体综合征的机会只有30%。
⑵易位型：少数病例的染色体总数为46个，21号染色体仍具有三体性的特征，同时还伴有其他染色体的畸变。有几种不同情况：①d/g易位：缺少了一个14号染色体，增添了一个新的染色体，后者是由一个21号与一个14号染色体相互易位而连接成一个新的14/21染色体。此染色体保留了14、21号染色体绝大部分的遗传物质，所以实际上此患儿的细胞内仍为3个21号染色体（三体性），染色体组核型为46xx（或xy）＋21，t（dq21q）。此类患儿占2%，其母亲外表正常，但其细胞的染色体数为45个，其中有一个是14/21染色体。患儿的姨母及姨表兄妹可能同患此病。②g/g易位：21与22号染色体易位，形成一个21/22染色体，可能是由患者的父亲所遗传的；两个21号染色体所连接成的一个等臂染色体，还有一个正常的21号染色体，如母为携带者，其子代100%为患儿。染色体组核型为46xx（或xy）＋21，此种病儿占2%。
⑶嵌合体型：占1%～2%，染色体组核型为47xx（或xy）＋21/46xx（或xy）。较少见，病儿细胞内染色体各有不同，有的为46，有的为47或45个。此型主要是受精卵在卵裂期发生差错所致。有些21-三体征患者的父母表现型正常，而具有一个21-三体的嵌合体，母亲为嵌合体者占大多数，父亲较少。如果一个家庭中出现2个以上21-三体征，可能与其父母为嵌合体型有关。
2.代谢障碍：由于色氨酸代谢障碍，黄嘌呤尿酸从泌尿道的排泄率明显减少，血小板单胺氧化酶活性降低，出现高尿酸血症。
3.其他
⑴酶障碍：白细胞碱性磷酸酶活性增加，其基因位于21号染色体上，g-6-pd增加。过氧化物歧化酶-1（sod-1）活性增加。
⑵免疫球蛋白异常，igg减少，澳抗阳性的百分率增高。
⑶可有血红蛋白f及a2增高。
21-三体综合征病儿对阿托品、匹罗卡品、麻黄素敏感，可能与胆碱性神经功能障碍有关。
