Chromosomen sind Strukturen, die während der Zellteilung sichtbar werden. Sie bestehen aus doppelsträngiger DNA, die sowohl von der Mutter als auch vom Vater geerbt wird, um verschiedene Proteine gewickelt ist und etwa 10.000-fach verdichtet wurde. Ein gesunder Mann besitzt normalerweise 46 Chromosomen, wobei die Geschlechtschromosomen X und Y als 46,XY bezeichnet werden. Beim Klinefelter-Syndrom ist mindestens ein zusätzliches X-Chromosom vorhanden. Dieses zusätzliche X-Chromosom kann entweder von der Mutter oder vom Vater stammen. Die Hauptursache für diesen Überschuss ist nicht ein elterlicher Trägerstatus, sondern vielmehr das Versagen der Chromosomen, sich während der Bildung von Eizellen oder Spermien ordnungsgemäß zu trennen (Non-Disjunction).