本发明公开了一种通过孕妇外周血游离DNA检测胎儿染色体平衡性结构变异的方法，包括核心家系单体型模型的构建和胎儿结构变异检测。通过收集染色体结构重排变异携带夫妇的家系，对其进行SNP基因分型，明确结构重排染色体和结构正常染色体的单体型，构建全基因组单体型模型。对孕妇外周血游离DNA进行捕获测序，根据隐马尔可夫模型对游离DNA中胎儿基因型和单体型加以推算分析，通过分析胎儿是否携带结构重排染色体断裂点区域附近的单体型来对胚胎染色体结构重排进行预测。本发明首次提出通过孕妇外周血cfDNA进行胎儿平衡性染色体结构异常的检测，为染色体病预防和诊断提供重要指导。