همه افراد مبتلا به این اختلال درجاتی از ناتوانی ذهنی یا تاخیر رشدی دارند، به این معنی که تمایل به یادگیری آهسته دارند و ممکن است با استدلال و قضاوت پیچیده دست و پنجه نرم کنند.

یک تصور غلط رایج وجود دارد که کودکان مبتلا به سندرم داون محدودیت‌های از پیش تعیین شده‌ای در توانایی‌های یادگیری خود دارند، اما این کاملا نادرست است. پیش‌بینی اینکه نوزادی که با سندرم داون به دنیا می‌آید تا چه حد از نظر فکری در وضعیت نامناسبی قرار می‌گیرد، غیرممکن است.

براساس اعلام سازمان بین المللی حمایت از آموزش سندرم داون (DSE)، چالش‌های مرتبط را می‌توان به شرح زیر بررسی کرد :

• رشد آهسته مهارت‌های حرکتی: تاخیر در رسیدن به نقاط عطفی که به کودک اجازه می‌دهد حرکت کند، راه برود و از دست و دهان خود استفاده کند، می‌تواند فرصت‌های او را برای کاوش و یادگیری در مورد جهان کاهش دهد، که به نوبه خود می‌تواند بر رشد شناختی و بر مهارت‌های زبانی تاثیر بگذارد.
• زبان بیانی، گرامر و وضوح گفتار: طبق DSE، به دلیل تاخیر در رشد درک زبان، اکثر کودکان مبتلا به سندرم داون در تسلط بر ساختار و دستور زبان صحیح جملات کند هستند. آن‌ها همچنین احتمالاً با واضح صحبت کردن مشکل دارند، حتی زمانی که دقیقاً می‌دانند چه چیزی می‌خواهند بگویند. این می‌تواند نا امید کننده باشد و گاهی منجر به مشکلات رفتاری شود. حتی می‌تواند باعث شود که توانایی‌های شناختی کودک دست‌کم گرفته شود.
• مهارت‌های اعداد: اکثر کودکان مبتلا به این اختلال بر مهارت‌های اعداد نسبت به مهارت خواندن تسلط کمتری دارند. در واقع، DSE  می‌گوید که اولی معمولاً حدود دو سال از دومی عقب‌تر است.
• حافظه کوتاه مدت کلامی: حافظه کوتاه مدت، که برای مدت کوتاهی به اطلاعات تازه آموخته شده وابسته است. تمام فعالیت‌های یادگیری و شناختی را پشتیبانی می‌کند و دارای اجزای جداگانه برای پردازش اطلاعات بصری یا کلامی است. کودکانی که مبتلا به این اختلال هستند، به اندازه‌ای که به‌خاطر به یاد آوردن مطالبی که به صورت بصری به آن‌ها ارائه می‌شود، نمی‌توانند اطلاعاتی را که به صورت شفاهی به آن‌ها می‌رسد، نگهداری و پردازش کنند. این می‌تواند آن‌ها را در کلاس‌هایی که بیش‌تر اطلاعات جدید از طریق زبان گفتاری آموزش داده می‌شود، در مضیقه‌ای قرار دهد.

 افراد مبتلا، پتانسیل یادگیری را در طول زندگی خود دارند و می‌توان از طریق مداخله زودهنگام، آموزش خوب، انتظارات بالا و تشویق خانواده، مراقبان و معلمان، پتانسیل آن‌ها را به حداکثر رساند. کودکان مبتلا به سندرم داون می‌توانند یاد بگیرند و می‌توانند مهارت‌های خود را در طول زندگی خود توسعه دهند. آن‌ها به سادگی اما با سرعتی متفاوت به اهداف می‌رسند.