Nonsyndromic holoprosencephaly on aivojen 
kehityksen poikkeavuus, joka vaikuttaa myös päähän ja kasvoihin. Normaalisti aivot jakautuvat varhaisen kehityksen aikana kahteen puolikkaaseen (puolipallot ). Holoprosenkefalia esiintyy, kun aivot eivät pysty jakautumaan oikein oikealle ja vasemmalle pallonpuoliskolle. Tätä tilaa kutsutaan epäsyndroomiseksi sen erottamiseksi muuntyyppisistä holoprosenkefalioista, joita aiheuttavat geneettiset oireyhtymät, kromosomipoikkeavuudet tai syntymävikoja aiheuttavat aineet (teratogeenit). Ei-syndromisen holoprosenkefalian vakavuus vaihtelee suuresti sairastuneiden yksilöiden välillä, jopa saman perheen sisällä.
Ei-syndrominen holoprosenkefalia voidaan ryhmitellä neljään tyyppiin aivojen jakautumisasteen mukaan. Suurimmasta vähiten vakavaan tyypit tunnetaan nimellä alobar , semi-lobar , lobar ja keskivälipallojen välinen muunnos (MIHV). Ei-syndromisen holoprosenkefalian vakavimmissa muodoissa aivot eivät jakaudu ollenkaan. Näillä kärsivillä henkilöillä on yksi keskussilmä (syklopia) ja silmän yläpuolella oleva putkimainen nenän rakenne (kärsä). Useimmat vauvat, joilla on vaikea epäsyndrominen holoprosenkefalia, kuolevat ennen syntymää tai pian sen jälkeen. Vähemmän vakavissa muodoissa aivot jakautuvat osittain ja silmät asetetaan yleensä lähelle toisiaan (hypotelorismi). Näiden sairastuneiden elinajanodote vaihtelee oireiden vakavuuden mukaan.
Ei-syndroomaista holoprosenkefaliaa sairastavilla ihmisillä on usein pieni pää (mikrokefalia), vaikka heillä voi kehittyä aivojen nestekertymä (vesipää) aiheuttaa pään kasvua (makrosefalia). Muita ominaisuuksia voivat olla aukko suun katossa (suulakihalkio ), ylähuulessa halkaistulla tai ilman halkeamaa (halkeamahuukku ), yksi keskimmäinen etuhammas kahden sijasta (yksi yläleuan keskushammas ) ja tasainen nenäsilta. Silmämunat voivat olla epänormaalin pieniä (mikroftalmia) tai poissa (anoftalmia).
Joillakin ei-syndroomaista holoprosenkefaliaa sairastavilla henkilöillä on erottuva kasvonpiirteet, mukaan lukien pään kaventuminen temppeleissä , ylöspäin osoittavat silmän kulmat (nousevat palpebraaliset halkeamat ), suuret korvat, lyhyt nenä ylösalaisin olevat sieraimet ja leveä ja syvä tila nenän ja suun välillä (philtrum). Yleensä kasvonpiirteiden vakavuus liittyy suoraan aivojen poikkeavuuksien vakavuuteen. Henkilöillä, joilla on lievästi vaikuttavia kasvonpiirteitä, voi kuitenkin olla vakavia aivojen poikkeavuuksia. Joillakin ihmisillä ei ole ilmeisiä aivojen rakenteellisia poikkeavuuksia, mutta heillä on joitain tähän tilaan liittyviä kasvon piirteitä. Näillä yksilöillä on häiriön muoto, joka tunnetaan nimellä mikroformin holoprosenkefalia, ja ne tunnistetaan tyypillisesti vakavasti sairastuneen perheenjäsenen syntymän jälkeen. Vaikuttavilla henkilöillä on myös aivolisäkkeen toimintahäiriö, joka on aivojen pohjassa oleva rauhas, joka tuottaa useita hormoneja. Koska aivolisäkkeen toimintahäiriö johtaa näiden hormonien osittaiseen tai täydelliseen puuttumiseen, se voi aiheuttaa erilaisia häiriöitä. Yleisimmin ihmisillä, joilla on ei-syndroomainen holoprosenkefalia ja aivolisäkkeen toimintahäiriö, kehittyy diabetes insipidus, tila, joka häiritsee tasapainoa nesteenoton ja virtsanerityksen välillä. Häiriöt muissa aivojen osissa voivat aiheuttaa kohtauksia, ruokinta-vaikeuksia ja ongelmia ruumiinlämpötilan, sykkeen ja hengityksen säätelyssä. Haju voi heikentyä (hyposmia) tai puuttua kokonaan (anosmia), jos hajua käsittelevä aivojen osa on alikehittynyt tai puuttuu.