La maggior parte dei casi di sindrome di Patau non sono a carattere ereditario, ma si verificano come eventi casuali durante la formazione delle cellule riproduttive (ovuli e spermatozoi). Un errore nella divisione cellulare chiamato non disgiunzione può causare cellule riproduttive con un numero anormale di cromosomi. Ad esempio, una cellula uovo o uno spermatozoo possono ottenere una copia in più del cromosoma. Se una di queste cellule riproduttive atipiche contribuisce al patrimonio genetico di un bambino, il bambino avrà un cromosoma 13 sovrannumerario in ciascuna delle cellule del corpo. La sindrome di Patau con mosaicismo non ha origine ereditaria. Si presenta come un errore casuale durante la divisione cellulare precoce dello sviluppo fetale.