染色体不分離（せんしょくたいふぶんり、英: nondisjunction）とは、細胞分裂（有糸分裂/減数分裂）時に相同染色体または姉妹染色分体が適切に分離しない現象である。不分離には、減数第一分裂において相同染色体対が分離しない場合、減数第二分裂において姉妹染色分体が分離しない場合、有糸分裂において姉妹染色分体が分離しない場合の3つのケースがある。不分離の結果、異常な染色体数（異数性）を持つ娘細胞が生じる。 とトーマス・ハント・モーガンは、コロンビア大学の動物学研究室で働いていた1910年の春に、キイロショウジョウバエDrosophila melanogasterの性染色体の不分離を発見した。
