1.基因方面
本病是控制苯丙氨酸羥化酶的相關基因發生突變所致的常染色體隱性遺傳病，男女發病率接近1：1，患者雙親均為表型正常的雜合子。根據孟德爾遺傳定律，所生子女中正常兒和純合子患兒各佔25%，雜合子佔50%。苯丙氨酸羥化酶相關基因位於第12號染色體長臂(12q22-24)，由13個外顯子組成，全長約90Kb，同時其基因突變類型與種族、民族、臨床特點均由一定的關係。
2.代謝原因
因為苯丙氨酸是機體的必需氨基酸之一。在正常條件下，若體內過量則羥化成酪氨酸而排除，該反應需要苯丙氨酸羥化酶參與。若因為基因突變而使改酶活性減低或無活性，則苯丙氨酸代謝受阻堆積在血中，並主要經尿以原型排出;部分苯丙氨酸經轉氨基作用轉變為苯丙酮酸，後者進一步代謝為苯乙酸，苯乳酸和正羥苯乙酸，這些都從尿中排出，所以尿液中特殊難聞的鼠味和黴臭味。
