Het syndroom van Down wordt veroorzaakt door de overexpressie van genen op de extra kopie van chromosoom 21, maar veel mentale retardatiesyndromen zijn het gevolg van mutatie in één enkel gen.

Het Fragile X-syndroom, de meest voorkomende erfelijke vorm van mentale retardatie, wordt bijvoorbeeld veroorzaakt door een uitbreiding van een CGG-trinucleotideherhaling in het FMR1-gen op het X-chromosoom.

Het Rett-syndroom is een X-gebonden dominante mentale retardatiestoornis die een veel voorkomende oorzaak is van ernstige mentale retardatie en autistische kenmerken bij meisjes, en de ziekte wordt veroorzaakt door mutaties in het MECP2-gen.