目前病因尚不清楚，國外不少研究認爲，兒童孤獨症的發病與遺傳、家庭特徵、社會心理、生理解剖、生物化學等因素可能有關。
（1）遺傳學因素
研究發現，單卵孿生子的同病率高於雙卵孿生子。孤獨症的單卵雙生子同病率爲82%，雙卵雙生子同病率爲10%。患兒家中有孤獨症患者的較一般家庭中多，孤獨症同胞及雙親的存在類似的認知功能缺陷和特定的人格特徵，這些都表明孤獨症的發病存在遺傳學基礎。
進一步研究發現諸如脆性X染色體綜合徵、苯丙酮尿症、結節性硬化以及Rett綜合徵等遺傳性疾病的症狀與孤獨症有關。但多數孤獨症患兒並沒有上述遺傳性疾病。有關研究發現，病因可能與其他有關染色體和基因異常，來自母親的15號染色體長臂、X染色體、7號染色體長臂區域的異常被認爲與孤獨症有關，其中15號染色體長臂部位，被認爲與閱讀障礙有關，而閱讀障礙也是孤獨症的表現之一，因而受到重視。進一步研究發現孤獨症不符合單基因遺傳的特徵，多基因遺傳的可能性較大;
（2）生物學因素
患兒具有圍生期損害史者較正常出生嬰兒多，包括先天性風疹、鉅細胞病毒感染、早產、難產、產傷、窒息等。孤獨症患兒發生癲癇者較多（10%-15%），腦電圖多有異常。研究發現，患兒左顳葉角部擴大者較多，提示大腦中顳葉可能有病變存在;
由於在孤獨症兒童中自身免疫性疾病發生率較高，T淋巴細胞亞羣也與正常人羣有差別，提示孤獨症與免疫系統異常有關。但是研究結果不一，在孤獨症病因學中的意義尚不明確;
（3）生化因素
孤獨症患兒的多巴胺、5-羥色胺可增高，血漿中腎上腺素和去甲腎上腺素增高、阿片等神經遞質異常，但缺乏特異性;腦組織發現小腦部位有神經細胞遷移的異常，浦肯野氏細胞數量的減少。另有研究報告孤獨症可能與大腦邊緣系統、杏仁核、海馬迴有關。還有研究認爲孤獨症與其出生後第一年內的腦生長速度過快有關;
（4）家庭因素
可能因爲父母對兒童教育方法不當或因父母個性中有一種特殊形式的遺傳，或二者兼有。患兒的父母文化水平大多較高，父母性格較內向，對子女冷淡和固執，家庭缺少溫暖。與父母親教養方式無關，而所謂一部分孤獨症父母表現的冷漠和教養形式化其實表明父母可能存在輕型的類似障礙。
