Ved desorganisert tilknytningsmønster (D) kan barnet vise både unngåelsesatferd og ambivalens. Det har særegne symptomer for eksempel i form av å «fryse» bevegelser, utføre stereotype bevegelser, utføre motsetningsfylte handlinger, bli stirrende og kontaktfjern (Main & Solomon, 1990). Det desorganiserte i strategien kommer av at barnet er stilt overfor en uløselig situasjon, nemlig at barnet er avhengig av forelderen som en tilknytningsperson, samtidig som det er forelderen som representerer kilden til frykt og utrygghet. Det er et ganske sjeldent tilknytningsmønster i normalpopulasjonen, 15%, men derimot vanlig i risikogrupper og kliniske populasjoner, 70–80% (van Ijzendoorn, Shuengel & Bakermans-Kranenburg, 1999). Tilknytningsmønsteret D karakteriseres som et så pass særegent og atypisk mønster at det ikke kan sees på som en normalvariant. Hvor A, B og C er organiserte og adaptive strategier, nær knyttet til grad av sensitivitet hos omsorgsgiveren, er det ikke tilstrekkelig å forklare desorganisert tilknytning, D, som en konsekvens av kun innsensitiv foreldreomsorg. Et eget kvalitativt tilleggsaspekt – frykt – synes å være kritisk for utviklingen av denne formen for tilknytning (van Ijzendoorn et al., 1999). Det etterlyses mer forskning om hvilke spesielle prosesser som leder til desorganisert tilknytning, men barnemishandling fremstår som en av de viktigste årsakene. Mishandlende foreldre utsetter sitt barn for nettopp den paradoksale situasjonen at det er de som truer og skader barnet, samtidig som de skulle vært barnets beskyttelse. En organisert tilknytningsstrategi bryter sammen i en slik situasjon.
Desorganisert tilknytning er vist å være en betydelig risikofaktor for utviklingen av psykopatologi. Det kan også i seg selv være et tidlig signal om psykopatologi (van Ijzendoorn et al., 1999). Det er særlig atferdsproblemer (Lyons-Ruth, 1996) og dissosiative symptomer (Carlson, 1998) som forbindes med desorganisert tilknytning. Det er påvist sammenhenger med dårligere stressregulering, i form av forhøyet kortisolnivå under og etter stress, hos barn med desorganisert tilknytning (Hertsgaard et al., 1995).
Det er viktig å presisere at desorganisert tilknytning ikke er det samme som reaktiv tilknytningsforstyrrelse etter kriteriene i ICD-10 og DSM-IV (Smith, 2002; van Ijzendoorn & Bakermans-Kranenburg, 2003). Det pågår en diskusjon om likheter og forskjeller kvantitativt og kvalitativt, og om hva som skal være utslagsgivende kriterier i overgangen mellom desorganisert tilknytning og kliniske tilknytningsforstyrrelser (van Ijzendoorn & Bakermans-Kranenburg, 2003). Barn som vurderes å ha en desorganisert tilknytningsstrategi, vil også kunne få en underliggende klassifikasjon, forenlig med A-, C- eller B-mønster. Dette gjøres for å favne at barnet i tillegg til atferd karakteristisk for D også kan vise tilknytningsmønster i retning av de tre hovedkategoriene. Den underliggende klassifiseringen kan være av betydning prognostisk og har implikasjoner for behandlingsintervensjoner.
Hos det lille barnet er den observerbare tilknytningsatferden mest fremtredende. Med kognitiv utvikling og økende evne til å danne mentale representasjoner blir samspillet internalisert og tilknytningen også et intrapsykisk fenomen (Bowlby, 1988). Disse indre arbeidsmodellene, som har sin opprinnelse i samspillet i familien, påvirker hvordan individet vil interagere med andre, utenfor familien. De tidligste indre arbeidsmodellene om tilknytningsforhold begynner å ta form i spedbarnets annet halvår (Smith, 2002).