大脑发育迟缓的原因较为复杂，主要包括遗传因素、孕期因素、出生时因素及出生后因素等。
遗传因素
某些基因突变或染色体异常可导致大脑发育迟缓。例如，21 - 三体综合征（唐氏综合征），是由于21号染色体多了一条，会出现明显的大脑发育迟缓，表现为智力低下、特殊面容等，这是由遗传物质的异常改变引起的。
孕期因素
孕妇在孕期若感染风疹病毒、巨细胞病毒等病原体，可影响胎儿大脑发育。另外，孕妇孕期酗酒、吸烟，会使胎儿接触有害物质，干扰大脑正常发育过程，导致大脑发育迟缓。还有孕期营养不良，缺乏叶酸等重要营养物质，也会影响胎儿大脑细胞的增殖和分化，引发大脑发育迟缓。
出生时因素
早产、低出生体重是常见的出生时导致大脑发育迟缓的因素。早产儿各器官发育不成熟，尤其是大脑，容易出现脑损伤；低出生体重儿在出生后可能面临多种健康问题，影响大脑的正常发育。此外，出生时的窒息缺氧会使大脑细胞缺氧受损，进而影响大脑发育。
出生后因素
出生后患有中枢神经系统感染，如脑炎、脑膜炎等，若未得到及时有效的治疗，会损害大脑组织，影响大脑发育。脑部外伤也可能导致大脑发育迟缓，还有婴儿早期严重营养不良，缺乏足够的蛋白质、维生素等营养物质，无法为大脑发育提供充足的原料，也会造成大脑发育迟缓。