Това дава възможност да се определи дали при пациента има някакво отклонение от нормалния брой и/или морфология на хромозомите. Често срещано генетично отклонения при мъже с тежък мъжки фактор за безплодие е синдромът на Клайнфелтър, чиято честота сред тези мъже достатига 1 на 10 при популациона честота 1 на 1000. Мъже със синдрома на Клайнфелтър имат допълнителна X хромозома, поради което техният кариотип е 47,XXY. Освен че страдат от тежък мъжки фактор за безплодие, в повечето случаи те се отличават с и определени физически белези (висок ръст, слабо лицево и телесно окосмяване, намалени размери и обем на тестисите и др.). При съмнение за синдром на Клайнфелтър, е важно да се направи кариотипизиране, защото използването на асистирани репродуктивни техники не гарантира, че няма да се роди дете с хромозомни аберации.