本病的病因和發病機制不清，目前認為是多種因素相互作用所致。1.遺傳家系研究、雙生子和寄養子的研究支持遺傳因素是ADHD的重要發病因素，平均遺傳度約為76%。
2.神經遞質神經生化和精神藥理學研究發現，大腦內神經化學遞質失衡，如患者血和尿中多巴胺和去甲腎上腺素功能低下，5-HT功能下降。有學者提出了ADHD的多巴胺、去甲腎上腺素及5-羥色胺(5-HT)假說，但尚沒有哪一種假說能完全解釋ADHD病因和發生機制。
3.神經解剖和神經生理結構磁共振成像(MRI)發現患者額葉發育異常和雙側尾狀核頭端不對稱。功能MRI還發現ADHD患者存在腦功能的缺陷，如額葉功能低下，在額葉特別是前額葉、基底節區、前扣帶回皮質、小腦等部位功能異常激活。
4.環境因素包括產前、圍生期和出生後因素。其中與妊娠和分娩相關的危險因素包括ADHD患者母親吸菸和飲酒、患兒早產、產後出現缺血缺氧性腦病以及甲狀腺功能障礙。與ADHD發生有關的兒童期疾病包括病毒感染、腦膜炎、腦炎、頭部損傷、癲癇、毒素和藥物。更多存有爭議的因素包括營養不良、與飲食相關的致敏反應、過多服用含食物添加劑的飲料或食物、兒童缺鐵、血鉛水平升高、血鋅水平降低與ADHD發生有關，但目前證據尚不充分。
5.家庭和心理社會因素父母關係不和，家庭破裂，教養方式不當，父母性格不良，母親患抑鬱症，父親有衝動、反社會行為或物質成癮，家庭經濟困難，住房擁擠，童年與父母分離、受虐待，學校的教育方法不當等不良因素均可能作為發病誘因或症狀持續存在的原因。
