地中海贫血主要是由于遗传因素导致的。人体的珠蛋白基因发生突变或缺失，使得珠蛋白链合成障碍，从而引发地中海贫血。全球约有3.3%的人携带地中海贫血相关基因。
遗传方式分类
常染色体隐性遗传： 地中海贫血多数是常染色体隐性遗传。比如父母双方都是地中海贫血基因携带者，他们孕育的孩子就有25%的概率患上重型地中海贫血，50%的概率是基因携带者，只有25%的概率完全正常。α地中海贫血： 是由于α珠蛋白基因缺失或突变，导致α珠蛋白链合成减少或缺乏。如果是α珠蛋白基因完全缺失，就可能出现Hb Bart's胎儿水肿综合征，胎儿在子宫内就会出现严重贫血、水肿等问题，大多难以存活至足月分娩。
不同类型的发病机制
β地中海贫血： 是因为β珠蛋白基因缺陷，使得β珠蛋白链合成不足或完全不能合成。轻型β地中海贫血患者通常症状较轻，可能仅有轻度贫血；中间型β地中海贫血患者贫血程度中等，会有不同程度的乏力、面色苍白等表现；重型β地中海贫血患儿出生后数月就会出现严重贫血、生长发育迟缓、骨骼改变等，如头颅变大、颧骨突出等。
地域分布相关因素
高发地区特点： 地中海贫血在地中海地区、东南亚地区等高发。在我国，广西、广东、海南等地是地中海贫血的高发区域。这些地区的人群中地中海贫血基因携带率相对较高，这与当地的遗传背景以及长期的自然选择等因素有关。例如在广西，某些地区地中海贫血基因携带率能达到10% - 20%左右。总之，地中海贫血主要是由遗传物质的异常导致，不同的遗传方式和基因缺陷类型会引发不同程度的临床症状，而且在特定地域有较高的发生概率。