Несоблюдение правила Марковникова отмечается в случаях, когда заместитель при двойной связи оттягивает электронную плотность на себя, то есть проявляет электроноакцепторные свойства (–I и/или –М-эффект).

Например, в реакции 3,3,3-трихлорпропенаПри нумерации углеродной цепи в непредельных галогеноуглеводородах предпочтение отдаётся кратной связи, а не галогену. Сl₃C–CH=CH₂ с HХ водород присоединяется к менее гидрогенизированному атому углерода, а Х – к более гидрогенизированному. Это обусловлено тем, что группа СCl₃ проявляет отрицательный индуктивный эффект и π-электронная плотность связи С=С смещена к менее гидрогенизированному атому углерода.

Кроме того, если реакция присоединения идет не по электрофильному, а по радикальному механизму, то правило Марковникова также не соблюдается. Так, реакция HBr с пропиленом в присутствии пероксидов (H₂O₂ или R₂O₂), образующих свободно-радикальные частицы (НО• или RО•), происходит по радикальному механизму и идет против правила Марковникова.

При этом соблюдается общее правило:

Реакция предпочтительно идет через образование наиболее устойчивых промежуточных частиц.

См. Часть I, Роль промежуточных частиц.