Talán ez az elváltozás az egyik legismertebb genetikai rendellenesség; mindannyiunk környezetében élnek olyan emberek, akik Down-szindrómások.

A Down-szindróma a leggyakoribb, az élettel általában összeegyeztethető, többszörös veleszületett rendellenesség, melynek vezető tünetei a több szervrendszert érintő anatómiai rendellenességek és a változó súlyosságú értelmi fogyatékosság.

Genetikailag három alapvető formáját különítjük el: a 21-es kromoszóma számbeli többletére (21-es triszómia), illetve a 21-es kromoszómapár géntöbbletére (strukturális rendellenességére) visszavezethető Down-szindróma (transzlokáció) mellett léteznek ún. mozaikos formák (2,4%), amikor a mutáció (a génállomány megváltozása) a testi sejtek szaporodása közben jön létre, így egyazon szervezeten belül együtt vannak jelen egészséges és kóros (mutáns) sejtvonalak.
Tünetek: értelmi fogyatékosság, alacsony testmagasság, elhízás, fejletlen herék, izomtónus-csökkenés, nyitott száj, kilótó nyelv, laza ízületek, kerek fej, enyhe kisfejűség, ferde szemrések, kis hímvessző.
Magyarországon a Down-szindróma gyakorisága kb. 1 eset/1000 terhesség (1,17 ezrelék). Előfordulási gyakoriságát világszerte a legsúlyosabb környezeti ártalmak (pl. hirosimai, nagaszaki, csernobili nukleáris katasztrófák) sem befolyásolták. Egyértelmű viszont az összefüggés az anyai életkorral. Fiatal anyák gyermekei között a gyakoriság 1/1500 összes születés, amely 40 éves korban már 1/50 (2%), és ez az arány minden egyes anyai életévvel 1%-kal növekszik. Így pl. 45 éves korban már 6% a rendellenesség kockázata.
Ahhoz, hogy megértsük a Down-kór genetikai lényegét, érdemes felidézni néhány nagyon alapvető dolgot sejtjeink kromoszómaállományáról. Testi sejtjeink 23 kromoszómapárt, tehát 46 kromoszómát tartalmaznak. Mindkét szülőnktől 23-23 kromoszómát kapunk. Ez úgy lehetséges, hogy az ivarsejtek kialakulásakor ún. számfelező osztódás megy végbe, az ivarsejtek nem párban tartalmazzák a kromoszómákat. Az apai és anyai ivarsejtek egyesülése során jön létre az a sejt, amely ismét "teljes" állományú: a genetikai információ fele az apából, másik fele az anyából származik. Ennek osztódása során a genetikai állomány normál körülmények között nem változik.

A Down-szindrómás esetek túlnyomó többsége (94%) az ún. triszómiás forma. Ez valamelyik szülő ivarsejtjeinek számfelező osztódásakor bekövetkező "non-disjunctio" következménye, azaz a 21-es kromoszómapár ilyenkor nem válik szét, ezért az egyik ivarsejtbe két 21-es kromoszóma kerül, míg a másikba egy sem. A két hibás ivarsejt közül a 21-es kromoszóma nélküli életképtelen, így az nem hoz létre beteg utódot. A kromoszómatöbblettel - két 21-es kromoszómát tartalmazó - rendelkező ivarsejt viszont a másik nem ivarsejtjével való egyesülésekor egy 47 kromoszómát - ezen belül három 21-est! - tartalmazó sejtet alkot, ezért az ebből fejlődő gyermek testi sejtjeinek mindegyikében 47 kromoszóma lesz jelen.

Az okok nem ismertek. Valószínűsítik, hogy a petesejtek idővel elöregednek, míg a spermiumok mindig újonnan termelődnek. A petesejtek mindig azonos korúak az anyával, annak legkoraibb magzati életét is beleszámítva. Már a 3 hónapos magzatban megtalálható az összes petesejt (kb. 1 millió), amely a későbbi szaporodásban részt vehet. Ezt követően a petesejtek megfogyatkoznak, számuk születéskor már "csak" 300 ezer körül van. Így fordulhat elő, hogy a petesejtek 40 éves korra elöregednek.

Másik forma az ún. transzlokációs forma, mely az esetek 3-4%-át teszi ki. A szerkezeti rendellenesség lényege, hogy az egyik 21-es kromoszómáról letörik egy darab (deléció), majd az áttapad egy másik kromoszómára (transzlokáció). Mivel a testi sejtek kromoszómaállománya ebben az esetben teljes, ez az elváltozás nem okoz zavart a szülőnél. Ez a szülő ún. kiegyensúlyozott transzlokációt hordoz, gyermekének azonban átadhatja a Down-kór transzlokációs formáját. Az utód kockázata ezekben az esetekben az átrendeződés típusától és a transzlokáció apai vagy anyai eredetétől függ. A transzlokáció előfordulhat mint újonnan kialakuló mutáció, de származhat kiegyensúlyozott kromoszóma-rendellenességet hordozó szülőtől is.
A Down-kór tünetegyüttese annyira jellemző, hogy a diagnózis a klinikai kép alapján is felállítható.

Fontos azonban, hogy a triszómiás és a transzlokációs formát a klinikai kép alapján nem lehet megkülönböztetni. 

A legáltalánosabb tünetek a következők: Általános izomtónus csökkenés, a száj gyakorta nyitva van, a nyelv kilóghat. Az ízületek nagyon lazák, a testmagasság alacsony, a mozgás esetlen. 
A felnőttekben gyakori az elhízás. A fej kerek, a nyakszirt-tájék lapos, enyhe kisfejűség figyelhető meg. A nyak a szokásosnál rövidebb. A koponyacsontok vékonyak, a kutacsok későn záródnak. Az orr kicsi, az orrgyök benyomott. A szemrések ferdék ("mongoloid szemrés"), gyakori a belső szemzugban elhelyezkedő bőrredő (epicanthus). A szem szivárványhártyája pontozott ("Brushfield-foltok"), az ideghártyán degeneratív jelek és a széleken elégtelen fejlődés (hipoplázia) mutatható ki. A lencsék átlátszósága csökkenhet. Fénytörési rendellenességek - főként rövidlátás -, szemtekerezgés (nystagmus), kancsalság, könnycsatorna-elzáródás, felnőttkori szürkehályog fordulhat elő. Gyakorta csökevényesek, rendellenes elhelyezkedésűek a fogak, a fogszuvasodás viszont ritkább. Gyakori a fogágybetegség. A kéztőcsontok és ujjak rövidek. Gyakori a tenyér teljes szélességén végigfutó, úgynevezett négyujjas barázda. A lábak öregujja és a második lábujj között feltűnően széles rés látható. Medencecsontok gyengén fejlettek. A combcsont vápája sekély. Szívfejlődési rendellenességek az esetek 40-60%-ában fordulnak elő. Leggyakrabban kamrai és pitvari sövénydefektus, nyitott Botallo-vezeték, ritkábban billentyűelégtelenség és a kulcscsont alatti artéria (arteria subclavia) rendellenességei fordulnak elő. A bőr, különösen a nyakon és a háton laza, bőséges szövetmennyiségű, száraz, az elszarusodás fokozott. A haj finom szálú és ritka. A férfibetegeknél viszonylag kis hímvesszőt és fejletlen heréket találunk. Nőknél olykor előfordul fogamzás, férfiaknál általános a meddőség. A központi idegrendszerre jellemző a változó súlyosságú értelmi fogyatékosság. 
Az átlagos IQ 25-50 között van.
Az izomtónus idővel javul. A mentális teljesítőképesség általában jobb, mint azt az IQ-tól várnánk. Felnőttkorban a testmagasság 15 éves normál testmagasságnak felel meg. A szem-kéz koordináció gyenge, de megfelelő tréninggel javítható. A Down-szindrómás gyermekek barátságosak, jól kezelhetők, szeretetre vágyók és szeretni tudók. Olykor meglepően muzikálisak. Az életkilátásukat a társuló, főként szív- és érrendszeri rendellenességek súlyossága határozza meg.

A normál populációhoz viszonyított életkilátásaik a következők:

A Down-szindrómások fertőzésekkel szemben fokozottabban érzékenyek, bizonyos típusúleukémia is gyakrabban fordul elő náluk; immunrendszerük gyengébb a normálisnál.

Mivel a Down-szindróma sok gén hibája, a rendellenesség nem gyógyítható. A kezelés fő célja egyrészt a szindrómát kísérő betegségek, rendellenességek célzott kezelése, gondozása, másrészt az értelmi fejlődés biztosítása, az önálló életvitelre való felkészítés ("habilitáció"), melyben Magyarország nemzetközileg is jelentős elismerést vívott ki magának.

Ma már a Down-szindrómások jelentős része önálló, sokszor kiegyensúlyozott életvitelre alkalmassá tehető. Az egykoron tökéletesen képezhetetlennek ("idiótának") vélt gyermekek meglepően jó társadalmi teljesítményre képesek. Az Egyesült Államokban már van gépjárművezetői jogosítvánnyal rendelkező Down-szindrómás, hazánkban pedig az egyik Down-szindrómás egy népszerű szappanoperánk szimpatikus szereplőjévé tudott válni.