Durante la meiosi, i cromosomi occasionalmente separano in modo improprio. Ciò si verifica a causa del fallimento della separazione cromosomica omologa durante la meiosi I o della separazione di cromatidi fratelli fallita durante la meiosi II. In alcune specie, in particolare nelle piante, la non disgiunzione può provocare un organismo con un intero insieme aggiuntivo di cromosomi, che si chiama poliploidia. Nell'uomo, la non disgiunzione può verificarsi durante la gametogenesi maschile o femminile e i gameti risultanti possiedono uno o troppo pochi cromosomi.

Quando un gamete anormale si fonde con un normale gamete, lo zigote risultante ha un numero anormale di cromosomi e viene chiamato aneuploide. Un individuo con un numero troppo basso di cromosomi ha la monosomia (45; 2n-1), mentre la trisomia è la presenza di uno dei troppi cromosomi per un totale di 47 (2n-1). La sindrome di Down è una trisomia ben studiata, dove gli individui hanno tre copie di cromosoma 21. Gli zigoti aneuploidi rappresentano circa il 70% degli aborti spontanei durante la gestazione.

La non disgiunzione è più comune nei cromosomi sessuali rispetto agli autosomi. Gli individui possono avere una varietà di combinazioni di cromosomi sessuali, tra cui uno o più cromosomi sessuali aggiuntivi (ad esempio, XXY, XXX, XYY) o la presenza di un solo cromosoma sessuale (indicato X0). Questi individui tendono ad avere una durata di vita normale, anche se con conseguenze fisiologiche e riproduttive a volte importanti. La non disgiunzione sembra essere più comune quando i cromosomi omologhi non riescono a ricombinarsi. È interessante notare che i cromosomi X e Y normalmente subiscono meno ricombinazione rispetto agli autosomi, forse spiegando la frequenza di non disgiunzione nei cromosomi sessuali. Le mutazioni nelle proteine complesse sinaptonemale, che attaccano cromosomi omologhi, riducono l'attraversamento ma apparentemente aumentano la non disgiunzione. Ciò suggerisce che una corretta ricombinazione cromosomica è un passo importante nella meiosi normale.

La non disgiunzione è più frequente durante l'oogenesi che durante la spermatogenesi. La mancata disgiunzione postzigotica, un fallimento della separazione mitotica cromatinica nei primi zigoti, provoca conseguenze simili a quella della non disgiunzione meiotica e rappresenta circa il 2% dei casi di Sindrome di Down. La nongiunzione mitotica è anche un segno distintivo di molti tumori umani.