クラインフェルター症候群は，2つ以上のX染色体に加えて1つのY染色体が存在する異常であり，表現型は男性となる。
クラインフェルター症候群は最も頻度の高い性染色体異常で，出生男児の約1/500に発生する。過剰なX染色体は60％の症例で母親由来である。胚細胞が精巣内で生存できないため，精子およびアンドロゲンが減少する。
患児は高身長で上下肢が不自然に長い傾向がみられる。しばしば小さく硬い精巣がみられ，約30％で女性化乳房が認められる。
通常，思春期発来年齢は正常であるが，顔毛の発育不良がしばしば認められる。言語性学習障害の素因がある。臨床像は非常に多彩であり，47,XXY男性の多くは正常な外見と知能を有する。精巣の発達は，精細管が硝子化して機能を喪失した状態から精子を多少産生できる状態まで様々であり，卵胞刺激ホルモンの尿中排泄量がしばしば高値となる。
約15％の症例でモザイクがみられる。生殖可能な症例もある。Y染色体に加えてX染色体を3つまたは4つ有する男性もおり，5つ有する男性も存在する。X染色体の数が増えるほど，知的障害と奇形の重症度が高くなる。過剰なX染色体1つにつき，IQが15～16ポイント低下し，言語機能（特に表出性言語）が最も影響を受ける。
