染色体三倍体形成是由于染色体不分离导致。染色体在减数分裂或有丝分裂时不分离，不能平均分到两个子细胞中，导致一个子细胞增多一条同源染色体，而另一子细胞缺少一条同源染色体，这种现象称为染色体不分离。染色体不分离可发生在不同时期，如果发生在减数分裂所形成的二体配子和缺体配子与正常配子结合后，就会分别出现合子细胞中某一染色体的三体性，和另一合子细胞中该条染色体的单体性。不分离可以是第一次减数分裂的同源染色体不分离，也可以是第二次减数分裂的姊妹染色单体不分离。
如果染色体不分离发生在合子形成后，有丝分裂时姊妹染色单体的不分离 则会形成正常细胞系与异常细胞系共存的镶嵌体。由于合子细胞最初正常，但在以后的某次有丝分裂时，姊妹染色单体发生不分离。这种异常细胞如果能存活并且继续分裂，将构成异常细胞系，并与正常细胞系并存。这种起源于同一合子具有染色体组成不同的两种或两种以上细胞系的个体，称为镶嵌体。这种染色体不分离发生越晚，体内正常二倍体细胞所占比例越大，临床症状越轻。