Durante a meiose, os cromossomas ocasionalmente separam-se incorretamente. Isso ocorre devido a falhas na separação do cromossoma homólogo durante a meiose I ou na separação do cromatídeo irmão durante a meiose II. Em algumas espécies, notavelmente plantas, a não disjunção pode resultar em um organismo com um conjunto adicional inteiro de cromossomas, que é chamado de poliplóide. Em humanos, a não disjunção pode ocorrer durante a gametogénese masculina ou feminina e os gâmetas resultantes possuem cromossomas a mais ou a menos.
Quando um gâmeta anormal funde-se com um gâmeta normal, o zigoto resultante tem um número anormal de cromossomas e é chamado de aneuplóide. Um indivíduo com menos um cromossoma tem monossomia (45; 2n-1), enquanto que a trissomia é a presença de um cromossoma a mais em um total de 47 (2n+1). O Síndrome de Down é uma trissomia bem estudada, onde os indivíduos têm três cópias do cromossoma 21. Os zigotos aneuplóides são responsáveis por cerca de 70% dos abortos espontâneos durante a gestação.
A não disjunção é mais comum em cromossomas sexuais do que em autossomas. Os indivíduos podem ter uma variedade de combinações de cromossomas sexuais, incluindo um ou mais cromossomas sexuais adicionais (por exemplo, XXY, XXX, XYY) ou a presença de apenas um único cromossoma sexual (denotado X0). Esses indivíduos tendem a ter vida normal, embora com consequências fisiológicas e reprodutivas importantes. A não disjunção parece ser mais comum quando cromossomos homólogos não se recombinam. Curiosamente, os cromossomas X e Y normalmente sofrem menos recombinação em comparação com os autossomas, explicando talvez a frequência de não disjunção em cromossomas sexuais. Mutações em proteínas sinaptonémicas complexas, que ligam cromossomas homólogos, reduzem o cruzamento cromossómico, mas aparentemente aumentam a não disjunção. Isso sugere que a recombinação adequada de cromossomas é um passo importante na meiose normal.
A não disjunção é mais frequente durante a oogénese do que durante a espermatogénese. A não disjunção pós-zigótica, uma falha na separação mitótica de cromatídeos no zigoto inicial, causa consequências semelhantes à não disjunção meiótica e é responsável por cerca de 2% dos casos de Síndrome de Down. A não disjunção mitótica também é uma marca de muitos cancros humanos.
