杜氏肌营养不良根本原因是基因缺陷，具体是位于X染色体上的DMD基因发生突变。正常情况下，DMD基因能编码抗肌萎缩蛋白，当它突变后，就无法正常合成这种蛋白，从而导致肌肉逐渐退化。
基因层面的关键因素
X染色体相关： DMD基因定位于X染色体短臂上，男性只有一条X染色体，若这唯一的X染色体上的DMD基因出现突变，就更容易发病。因为女性有两条X染色体，即使一条有突变，另一条正常的X染色体还有可能代偿合成部分抗肌萎缩蛋白，所以男性患病概率远高于女性，约每3500个新生男婴中就有1例。突变类型多样： DMD基因的突变类型包括缺失、重复、点突变等多种形式。其中缺失突变较为常见，约占所有突变的60% - 70%，也就是DMD基因上的一段DNA序列发生了缺失，使得基因功能无法正常发挥。
发病后的肌肉变化机制
抗肌萎缩蛋白缺失影响： 抗肌萎缩蛋白在肌肉细胞中起到稳定细胞膜的作用，当它缺失或功能异常时，肌肉细胞的细胞膜稳定性遭到破坏，在肌肉收缩和舒张的过程中，容易导致肌肉细胞受损。随着时间推移，受损的肌肉细胞不断增加，肌肉组织逐渐被纤维组织和脂肪组织替代，使得肌肉力量逐渐减弱，患者会出现进行性的肌肉无力症状，从走路易跌倒、跑跳困难等早期表现，逐渐发展到无法行走、丧失运动能力等严重阶段。
遗传方式与家族聚集性
X连锁隐性遗传： 杜氏肌营养不良遵循X连锁隐性遗传规律。女性作为携带者，其携带的突变基因会传递给子代男性，子代男性有50%的概率继承突变基因而发病；子代女性则有50%的概率成为携带者。例如，一位女性携带者与正常男性生育后代，其儿子有一半可能患病，女儿有一半可能为携带者。这种遗传方式使得家族中往往是男性发病，女性携带突变基因并传递给下一代。