地中海贫血的根本病因是珠蛋白基因异常，导致所合成的珠蛋白链减少或缺乏，最后引起溶血，属于常染色体不完全显性遗传。
本病是由于珠蛋白基因的缺失或点突变所致，是合成血红蛋白的珠蛋白链减少或缺失导致血红蛋白结构异常，这种含有异常血红蛋白的红细胞变形性降低，寿命缩短，可以提前被人体的肝脾等破坏，导致贫血甚至发育等异常。