NGS技術除了能夠應用于產前染色體異常檢測之外，也能進行產前單基因遺傳病的檢測。對于常染色體顯性遺傳病，通過檢測孕婦的血漿胎兒游離DNA有無攜帶致病位點（父源突變、新發突變）來判斷胎兒是否發病；對于常染色體隱性遺傳病也具有提示作用，若父母同時攜帶不同的雜合突變（先證者為復合雜合突變），只有在孕婦外周血中檢測到父源突變時，才需進一步行侵入性產前診斷，使進行有創產前診斷的孕婦減少了50%若父母攜帶相同致病雜合突變，通過大規模平行測序或數字PCR技術等精確定量胎兒游離DNA濃度，以此來分辨突變來自父源或母源。

除了胎兒游離DNA，母體血液循環中的游離胎兒細胞和子宮頸黏液中胎兒脫落的絨毛細胞檢測聯合NGS技術已被成功地應用于單基因遺傳病的無創產前診斷。目前基于NIPT的無創產前診斷技術已成功地應用于杜氏肌營養不良癥、脊髓性肌萎縮癥、先天性腎上腺皮質增生癥、囊性纖維化、新生兒糖尿病、軟骨發育不全、苯丙酮尿癥等單基因遺傳病的產前檢測，NIPT檢測單基因遺傳病的應用進展已有綜述詳細介紹。

基于胎兒游離DNA的高通量測序的NIPT技術的發展，正在迅速改變傳統的產前診斷和產前篩查手段，并在臨床試驗中得以證實。NIPT技術檢測染色體微重復和微缺失目前尚存爭議，但美國醫學遺傳學與基因組學學會（ACMG）仍建議NIPT可作為孕9～10周且BMI<40kg/m2孕婦檢出21三體、18三體和13三體染色體非整倍體異常胎兒的一線常規篩查技術，也可對一些常見的染色體微缺失微重復綜合征進行檢測。

然而，該方法作為一種篩查手段存在局限性，高風險孕婦須采用經典的羊水胎兒細胞染色體核型分析或者染色體微陣列分析等確診；且因受胎盤嵌合、母體狀況、孕周等因素影響，易產生假陽性和假陰性等異常結果。