La sindrome di Turner è caratterizzata da un insieme di caratteristiche fisiche e disfunzioni di organo legate all'assenza totale o parziale di uno dei due cromosomi sessuali con presenza di una sola copia del cromosoma X o ad alterazioni strutturali di uno di essi. Mentre la maggior parte delle persone hanno 46 cromosomi di cui 2 cromosomi sessuali nel loro corredo genetico (46,XX nelle femmine e 46, XY nei maschi), le persone con sindrome di Turner solitamente ne hanno solo 45 (45,X). 
L'anomalia cromosomica può, tuttavia, essere presente solo in alcune cellule e in questo caso si definisce sindrome di Turner con mosaicismo dei cromosomi. Nelle bambine con mosaicismo, i sintomi sono più lievi. La sindrome di Turner è presente approssimativamente in 1 su 2000-2500 femmine nate vive. Inoltre sembra che il 3% delle femmine concepite siano affette da sindrome di Turner, ed il 10% degli aborti spontanei siano portatori di un cariotipo 45,X. Quindi sopravvive solo 1 su 1000 embrioni con tale cariotipo.

La sindrome di Turner non viene trasmessa dai genitori, né può essere trasmessa da madre a figlia dato che le donne affette dalla sindrome sono molto raramente fertili. Nessun rischio ambientale, al momento, sembra in grado di causare tale anomalia cromosomica e l'età della madre non gioca un ruolo fondamentale durante la fase di formazione dei gameti. Il cromosoma X della madre è presente nel 70% delle pazienti con sindrome di Turner e il cromosoma X paterno è presente nell'altro 30%. Più della metà delle donne affette presentano un mosaicismo; il più comune consiste nella coesistenza nello stesso soggetto di cellule con cariotipo femminile (46,XX) e di cellule con un solo cromosoma X (45,X). Il cariotipo di queste persone viene indicato come 45,X/46,XX. 
La principale causa della sindrome è la mancata disgiunzione dei cromosomi sessuali durante la fase di meiosi (quando si formano due gameti – ovociti o spermatozoi - con un numero dimezzato di cromosomi). Solitamente la non disgiunzione che porta alla sindrome di Turner è dovuta ad un errore di formazione dell'ovocita o, meno frequentemente, dello spermatozoo che provoca la perdita di un cromosoma sessuale. 

Il quadro clinico descritto da Turner nel 1938 comprendeva infantilismo sessuale, pterigium colli (collo corto con pliche laterali), cubito valgo (deviazione dell'avambraccio verso l'esterno) e bassa statura. Con l'acquisizione di una maggiore conoscenza della sindrome il numero dei segni caratteristici si è andato completando.
Alla nascita sono già presenti un linfedema del dorso delle mani e dei piedi, l'impianto basso dei capelli e delle orecchie e il torace ampio. Altre caratteristiche si manifestano con il tempo. La statura ha un andamento caratteristico con un netto rallentamento della curva di crescita a partire dai 4-5 anni fino a raggiungere in età adulta un deficit di 20 cm rispetto alla media della popolazione femminile di riferimento. Nelle ragazze possono essere presenti, oltre la bassa statura, altre caratteristiche tra cui le più tipiche sono: i nevi, l'ipertelorismo (distanza aumentata fra la parte interna degl'occhi), la ptosi palpebrale (palpebre cadenti), epicanto (plica cutanea della parte interna dell'occhio) ed altre anomalie oculari quali il nistagmo laterale (oscillazioni involontarie laterali), la bocca a V rovesciata, il palato ogivale, le anomalie dentali, il torace a scudo con aumento di distanza fra i capezzoli (telelelia),  la deformità di Madelung (incurvamento del polso) associati ad altre anomalie scheletriche sono tra i segni più importanti di displasia (malformazione) scheletrica. Sono presenti inoltre alterazioni funzionali che riguardano vari organi ed apparati quali: 

- Le gonadi, la cui attività è ridotta fino all'insufficienza, per l'accelerazione del normale processo di apoptosi (degenerazione) dei follicoli;
- Le alterazioni renali (rene a ferro di cavallo, stenosi del giunto dell'uretere, duplicazioni degli ureteri, agenesia di un rene);
- Le alterazioni cardiache quali la coartazione aortica (10%), aorta bicuspide (30%), prolasso della mitrale, ritorno venoso anomalo, dilatazione dell'aorta (in percentuale minore). 

Si riscontra inoltre un'alta predisposizione alle malattie autoimmuni (Tiroidite di Hashimoto, malattia celiaca), altre patologie intestinali croniche, un'alta incidenza di otiti medie favorite dall'anomalo decorso del dotto uditivo esterno, si può tradurre nel tempo in ipoacusia di tipo trasmissivo. Inoltre possono essere presenti anche anomalie dentarie. Numerosi nevi melanocitici sono caratteristicamente presenti ed aumentano con l'età, fortunatamente con rischio di degerazione maligna non superiore a quello della popolazione generale. Spesso, in età adulta, nei soggetti che presentano importante sovrappeso, è presente una intolleranza agli zuccheri e un aumentato rischio di andare incontro a diabete mellito di tipo 2. 
La bassa statura è presente in tutte le pazienti ed è dovuta alla displasia scheletrica con relativa resistenza all'ormone della crescita. Tale displasia è in parte spiegata dalla mancanza di materiale genetico rappresentato dal gene SHOX (Short-stature HomeobOX-containing gene) situato nella parte terminale (Xp-) del braccio corto del cromosoma X e del cromosoma Y.

La diagnosi di sindrome di Turner, quando non è prenatale, si può effettuare in vari tempi a seconda del quadro clinico. È sufficiente effettuare l'analisi del cariotipo (più di 30 cellule), esame che permette di studiare il numero e la struttura dei cromosomi, altre tecniche di laboratorio di genetica quali la ibridazione in situ con immunofluorescenza (FISH) o la biologia molecolare. 
La presenza di un mosaicismo 46,XX/45,X in femmine adulte senza sintomi di sindrome di Turner in cui la linea 45,X sia presente nel 5% o meno delle cellule, non è da considerarsi patologica.

Purtroppo, come in moltissime patologie rare, non esiste una cura risolutiva, ma è possibile intervenire su alcune problematiche e tentare di risolverle.
Indipendentemente dalla presenza o meno di una patologica secrezione di GH, le pazienti con Sindrome di Turner possono essere sottoposte a terapia con ormone della crescita (GH) biosintetico (nota AIFA 39, rivista G.U. 238 del 13/10/2009). Anche se è ancora da stabilire con esattezza l'età ideale per l'inizio della terapia, si è concordi nel ritenere che questa terapia vada attuata il più precocemente possibile o quando si assiste alla deflessione della curva di crescita. La dose di GH consigliata a tutt'oggi è 0.045-0.057 mg/kg/die (0.3-0.4 mg/kg/settimana). La sospensione della terapia con GH è indicata quando si riduce la velocità di crescita (velocità di crescita  inferiore a  2 cm/anno). La terapia con GH, se iniziata precocemente e associata a terapia steroidea sostitutiva all'età di 11-12 anni (vedi oltre), consente alle donne con sindrome di Turner di superare i 150 cm di statura.
In presenza di disgenesia gonadica (90% circa dei casi) è indicata la terapia ormonale steroidea sostitutiva, che può essere iniziata con estrogeni a dosaggi molto bassi verso gli 11-12 anni di età cronologica, aumentando gradualmente la dose in modo da mimare il più possibile la progressione puberale fisiologica. Con l'ecografia pelvica va controllato lo sviluppo dell'utero e lo spessore dell'endometrio misurato per mezzo dell'ecografo che rappresentano importanti indicatori dell'attività estrogenica. Quando lo spessore endometriale è di 5 mm, è opportuno iniziare la somministrazione combinata di estro-progestinici.
In età adulta è consigliabile continuare la terapia combinata estro-progestinica a dosaggio sostitutivo fino ad un'età compatibile con quella della menopausa. Il prolungamento di tale terapia oltre questa età deve essere valutato su base individuale e ha soprattutto lo scopo di prevenire le manifestazioni legate alla ridotta mineralizzazione ossea (osteoporosi). Le pazienti con menarca e flussi spontanei sono potenzialmente fertili. 
Le pazienti con Sindrome di Turner che conducono una gravidanza sono a maggior rischio di mortalità cardiovascolare e pertanto, prima di avviare la gravidanza, dovrebbero sottoporsi a valutazione medica, con particolare considerazione per il rischio cardiovascolare. Sono presenti altri trattamenti medici atti a ridurre gli effetti delle patologie associate: 

- Trattamento per ridotta tolleranza glucidica o diabete, se presenti (dieta povera di zuccheri, ipoglicemizzanti orali, insulina);
- Trattamento antiipertensivo se è presente ipertensione arteriosa;
- Trattamento per problematiche cardiache e renali, se presenti;
- Dieta priva di glutine, se è presente celiachia;
- Trattamento con ormoni tiroidei, se è presente ipotiroidismo; 
- Trattamento ortodontico, protesi acustiche, se sono presenti problemi odontoiatrici o deficit uditivi; 
- Profilassi antibiotica nelle ragazze con malformazioni cardiache; 
- Se è presente linfedema o pterigio del collo, sono indicati trattamenti linfatici drenanti, massaggi, fisioterapia, compressioni, esercizi muscolari; non è invece indicato il trattamento con diuretici; 
- Trattamento/prevenzione della osteopenia/osteoporosi: va incoraggiata un'assunzione adeguata di calcio nella dieta e l'eventuale supplementazione orale con calcio e vitamina D.