L'indicazione principale in diagnosi prenatale è rappresentata dallo studio dell’assetto cromosomico fetale mediante l’analisi del cariotipo tradizionale, al fine di evidenziare la presenza di eventuali anomalie cromosomiche.Tale esame viene effettuato attraverso la coltura e lo studio delle cellule fetali presenti nel liquido amniotico o nei villi coriali. 
L'associazione a tutti nota tra età materna avanzata e rischio di non disgiunzione cromosomica è ben documentata ed i dati epidemiologici riguardano non solo la trisomia 21 o Sindrome di Down, la più frequente anomalia cromosomica riscontrabile alla nascita, ma anche aneuploidie a carico dei cromosomi 18, 13, X, Y o altri cromosomi. 
Le malattie provocate dalle anomalie cromosomiche sono tra le più importanti cause di abortività, di morte fetale o malformazioni congenite; esse derivano da variazioni nel numero o alterazioni nella struttura dei cromosomi.

Un difetto o un eccesso dei cromosomi può provocare sintomi più o meno gravi. La più frequente alterazione dei cromosomi non sessuali è la sindrome di Down, dovuta alla presenza di un cromosoma 21 in più (trisomia 21); questa patologia risulta più frequente con l'aumentare dell'età materna, passando da un rischio di circa 1 caso su 1000 a 28-30 anni ad 1 caso su 400 a 35 anni ed 1 caso su 200 a 38 anni.

Altri difetti riscontrabili con minore frequenza sono la trisomia del cromosoma 18 e del cromosoma 13, tutti associati al ritardo mentale e, talora, a malformazioni e difetti di crescita.

Anche i cromosomi del sesso possono andare incontro a difetti sia numerici che strutturali, ma spesso sono causa di una sintomatologia più lieve.
Le più frequenti alterazioni dei cromosomi sessuali sono la sindrome di Turner, dovuta alla mancanza di un cromosoma X nelle femmine ed interessa 1 caso su 2500 e la sindrome di Klinefelter dovuta alla presenza di un cromosoma X in più nei maschi, con una frequenza di 1 caso su 700.