TD的病因和发病机制尚未明了,其发病与遗传因素、神经递质失衡、心理因素和环境因素等诸多方面有关,可能是多种因素在发育过程中相互作用所致的结果。基底节、额叶皮质和边缘系统是TD的主要病变部位,TD存在基底节纹状体的神经突触多巴胺活动过度及多巴胺受体超敏感。TD为混合性遗传模式(mixed model of inheritance),其基因定位可能在11q23或13q31,与TD有关的候选基因包括单胺氧化酶A基因、多巴胺D1受体基因、色氨酸2,3-二氧化酶(TDO2)基因等,已筛查80%以上人类基因组(genome)的标志墓因,没有发现与TD连锁的缺陷基因。近年报道20%~35%的TD发病与感染后自身免疫病理损害有关,其中约10%是与A组B溶血性链球菌感染有关,是一种触发因素。链球菌感染相关的儿童自身免疫性神经精神障碍(PANDAS)可能与抗神经元抗体介导的中枢神经功能紊乱有关,被认为是TD的一个独特亚型。