自闭症的病因和发病机制，目前尚未完全阐述清楚。学者们和临床医生认为，遗传与环境多种病因综合作用于中枢神经系统，导致自闭症的出现。
遗传因素对自闭症的作用是明确的，家系研究发现，在自闭症患者的同胞自闭症患病率为50%，自闭症同卵双生和异卵双生子的患病率分别为96%和27%。
常染色体2号和7号上，有自闭症相关基因，约15%的患者存在基因突变。学者们还发现5-HT神经递质和γ-氨基丁酸抑制系统异常，与自闭症的发生也有关系。
脑影像学研究显示，不同年龄阶段的自闭症患者脑体积，与正常对照是有差异的，也就是患者在大脑发育可塑性关键期存在异常。
同时，还有研究发现，胎儿的淋巴细胞对母体抗体产生反应，导致胎儿神经系统受损的可能性增加，也让患者出现自闭症的概率增加。