頭圍較正常小兒低於2個標準差（S.D）以上時，方能診斷為頭小畸形（microcephaly）。

引起頭小畸形的原因很多，母妊娠早期各種有害因素（感染、營養不良、中毒、放射線）均有可能影響胎兒顱腦的發育。代謝異常、染色體畸變（如21三體、18三體、13三體或其他異常）也常合併頭小畸形，還有一些家族遺傳性頭小畸形。出生時或生後各種原因（缺氧、感染、外傷）也可引起腦損傷和腦萎縮，頭圍變小，稱之為繼發性頭小畸形。

有些頭小畸形的腦子雖然小，但形態正常，另一些則有明顯的畸形或伴有擴大的腦室。

病兒頭頂部小而尖，前額狹窄，顱穹窿小，枕部平坦，面部及耳部看起來相對較大，前囟及骨縫閉合過早，可有骨間嵴。

頭小畸形患兒體力發育和智力發育往往落後，但并非所有頭小畸形的患兒均伴有智力低下，大約有7.5%頭圍低於正常2～3個標準差的小兒智力正常。部分患兒合併驚厥和/或腦性癱瘓。CT可見腦萎縮、腦室及蛛網膜下腔增寬，也有僅表現為腦體積小，而其他結構正常。

另一種也可表現為頭小的綜合徵，稱之為Rett綜合徵。根據1984年維也納國際專題學術會議制訂的診斷標準如下：(1)女孩發病；(2)產前及圍產期正常，生後6～18周神經精神及運動發育正常；(3)出生時頭圍基本正常，生後6個月～4歲進行性發育遲滯而呈小頭；(4)1歲半～4歲智力逐漸退步，與周圍的聯繫減少；(5)1～4歲逐漸失去已獲得的手的技能，出現重複刻板的特異性雙手拍打、搓洗及擰絞動作，伴陣發性過度換氣、咬牙或凝視；(6)行走減少，步態改變或共濟失調；(7)病程中可有穩定期，進而出現癲癇及錐體束徵。本綜合徵病因不清，無特異性治療方法。