Resulterer i aneuploidi med feil i kromosomantall. Fenomenet ble oppdaget i bananfluer i «fluelaboratoriet» til genetikeren Thomas Hunt Morgan.
I reduksjonsdelingen (meiose) kan nondisjunksjon skje i både meiose I og meiose II, hvor det dannes haploide gameter eller kjønnsceller. Søsterkromatidene i meiose I blir videre atskilt i anafase i meiose II
I vanlig celledeling (mitose) i alle celler vil to søsterkromatider i et kromosom holdes sammen av centromeren og de atskilles i anafasen. Ved nondisjunksjon vil imidlertid en av dattercellene få begge støsterkromatidene av et kromosom, den andre ingen. Det kan skyldes at telomerene på søsterkromatidene ikke blir atskilt riktig og danner en kromosombro (anafasebro), en DNA-kromosombro som kobler sammen homologe kromosomer. Anafaseforsinkelse (anafaselag) hvor feil i spindelapparatet gjør at søsterkromatider ikke atskilles riktig under celledeling.
Det er flere årsaker til nondisnjunksjon i mitosen e.g. feil i separase, kondensinproteinkomplekset (kondensin I og II) eller topoisomerase II. Separase er cystein proteaser som hydrolyserer kohesiner som holder sammen søsterkromatider i tidlig anafase. Topoisomerase II deltar i atskillelse av dattertråder under DNA-replikasjonen.
Et strukturelt vedlikeholdskompleks (SMC kompleks) er en gruppe ATPaser som deltar i den strukturelle organiseringen av kromosomer. Hos eukaryoter finnes det seks forskjellige (SMC1-6), bakterier har en type og de er konservert under evolusjonen. Vedlikeholdskomplekser inneholder kohesiner deltar i sammenhefting (kohesjon) av søsterkromatider. Kondensiner som deltar i kondensering av kromosomer, samt i DNA-reparasjon.
Hos planter kan nondisjunksjon for eksempel ytre seg som genetisk mosaikk (mosaikkisme) hvor to cellelinjer kan gjøre at den ene halvparten av en tulipanblomst får en farge og den andre halvparten en annen farge, med en tydelig atskilt rett grense. Må imidlertid ikke forveksles med kimærer hvor de to genotypene har sin opprinnelse fra embryo, og ikke en nondisjunksjon seinere i utviklingsprosessen av en plantesom i en blomst.