胎儿先天畸形的发生原因较多，大约有20% - 25%的先天畸形与遗传因素有关，还有环境因素等多种原因可导致。
遗传因素相关
染色体异常： 比如21 - 三体综合征（唐氏综合征），是由于染色体数目异常导致，胎儿第21号染色体多了一条，这会引起智力低下、特殊面容等多种先天畸形表现。基因异常： 某些单基因遗传病也会导致胎儿先天畸形，像地中海贫血就是由于珠蛋白基因缺陷引起的遗传性溶血性贫血，严重时会影响胎儿正常发育，出现多种畸形相关表现。
环境因素相关
化学物质接触： 孕妇在孕期接触一些有害化学物质可能导致胎儿畸形。例如长期接触农药，像有机磷农药，它会干扰胎儿正常的细胞分裂和器官发育过程，增加胎儿出现先天畸形的风险。辐射暴露： 孕期受到过量的辐射，比如在放射科工作未做好防护，或者接受了不必要的X线检查等，辐射会损伤胎儿的细胞DNA，影响胎儿器官形成，导致先天畸形。
孕期感染因素相关
病毒感染： 孕妇在孕期感染风疹病毒，在怀孕早期感染风疹病毒的话，约有50%的胎儿会出现先天畸形，如先天性心脏病、白内障、耳聋等。孕妇感染巨细胞病毒，也可能导致胎儿出现小头畸形、智力低下等先天畸形情况。弓形虫感染： 孕妇感染弓形虫后，弓形虫可通过胎盘感染胎儿，引起胎儿流产、死胎或出现脑积水、脑钙化等多种先天畸形。
孕期用药因素相关
某些药物影响： 孕妇在孕期不合理用药可能导致胎儿畸形。例如孕妇服用沙利度胺，在20世纪60年代就发现很多孕妇服用后，所生胎儿出现短肢畸形等严重先天畸形。还有一些抗肿瘤药物等，孕妇误用后也会对胎儿发育产生不良影响，导致先天畸形发生。