在家系研究调查中发现，发现本症具有家族聚集现象，多动症儿童的生身父母儿童期患多动症，成年后患癔症，社会病态和酒精中毒较正常儿童父母多，患儿的双亲患病率20%，一级亲属患病率10.9%，二级亲属患病率4.5%，单卵双生子同病率5l%～64%，双卵双生子同病率33%。
研究资料表明本症可能与中枢神经递质代谢缺陷有关，近年来相继提出了DA，NE及5～HT假说，患儿血和尿中DA和NE的代谢产物低于正常儿童，提示5-HT功能失调，另有研究发现多巴胺β羟化酶活性增高与寻找新奇的行为及动作有关，儿茶酚胺氧位甲基转移酶(COMT)活性增高与注意缺陷和敌意有关，去甲肾上腺素，多巴胺和5-羟色胺(5-HT)3种神经递质在多动障碍的发生中起重要作用，Gray认为个体内存在行为促进系统(BFS)和行为抑制系统(BIS)，BFS是一个广泛的行为系统，其功能是促进外向行为，性行为和攻击行为为主动适应环境，其生化基础为中脑多巴胺系统，BIS功能是“比较”现实环境和所期望的行为，“抑制”BFS的不适当行为，由中隔海马系统中的去甲肾上腺素和5-HT共同完成，一般来说，BFS/BIS即多巴胺/去甲肾上腺素加5-HT的相对强度影响某一时点的行为，强BIS儿童表现为注意力持久和对环境的良好辨别能力;反之，BFS相对较强时，则注意力难以保持，外化行为较多，临床上类似多动症的表现。
临床观察发现，多动症儿童常存在精细协作动作笨拙，左右辨别不能，视，听转换困难，空间位置觉异常等神经系统软体征，并常伴有开口讲话晚，语言发育延迟，言语功能异常，口吃，功能性遗尿或遗粪等问题，许多研究认为这可能是由于中枢神经系统成熟延迟，或是由于大脑皮质的觉醒不足所致。
环境，社会和家庭因素的持续存在是诱发和促进多动症的关键，有学者认为不良的社会，家庭和学校环境与境遇性(situational)多动有直接因果关系，而对持续性(pervasive)多动则主要起诱因作用，但对两者的预后影响均大，这些因素包括：不良的社会风气和同伴影响，家庭经济困难，住房拥挤，家庭不和睦，父母关系不和或离异，教养方式不当，过分溺爱或放纵，父母性格不良，母亲患癔症或抑郁症，父母有反社会行为或物质依赖，家庭成员对儿童的身体或心理虐待，儿童的需求不受重视，童年与父母分离，教师教育方法不当等因素均可促使多动症的发生以及持续存在。
各种原因所致的轻微的脑损伤，影响神经系统的功能，都可能导致注意力不集中和活动过度，维生素缺乏，食物过敏，食品的调味剂，添加剂，血铅水平升高，血锌水平降低等也可能促使产生多动症。
很多学者对儿童多动症的病因和发病机制进行了研究，然而至今还不清楚，有人推测可能是一种复杂疾病，现将文献报道概括分述如下：
1.生物学因素
(1)轻微脑损伤：从多动症被指出以来，就有一种脑损伤的假说，但最近研究表明，有明显脑损伤的比例并不太高。
(2)遗传因素：
①多动儿童和正常儿童对照研究：多动症儿童父亲反社会人格特征或酒依赖，母亲有癔症者较多，儿童多动症的亲属精神病理问题较多。
②养子的研究：多动症儿童的亲生父母被诊断为多动症的比例较高，多动症儿童的亲生父母有反社会人格，酒依赖及癔症明显多于养父母或对照组儿童的父母，亲生父母的童年期有多动和品行障碍的历史及有精神病障碍者也较多。
③双生子的研究：单卵双生子的多动症同病率高于双卵双生子5倍多，单卵双胎的多动和注意力障碍的症状的一致性较双卵双胎要高得多，最近双子研究又报道注意力障碍，多动和冲动症状的主要变量(70%～80%)与遗传因素有关(平均大约有80%)(Faraone 1996;Gjone 1996)，也有学者报道单卵双胎儿童多动症的同病率为80%左右，而双卵双胎的同病率仅为29%。
④遗传度的研究：Stevenson用多元回归的方法分析了91对女性双胞胎和105对同性别的类双胞胎，多动的遗传度是0.75%，注意缺陷的遗传度是0.76%，再次说明遗传对该症的影响，Levy对1938个有双胞胎的家庭进行了研究，按DSM-Ⅳ标准，先证者的一致率，单双卵双胞胎，同胞的遗传度进行了计算，其结果是0.75%～0.91%。
⑤分子遗传学研究：目前有几个课题组已分别用几个大的家系，对多动症儿童和其家族成员进行分子遗传研究，Biederman等在波士顿对大的家系进行了定量遗传分析，证明单基因可能解释疾病的表现，而其他学者认为是多基因遗传，儿童多动症最早的分子遗传研究指出多动症和多巴胺受体基因的多态性有关，开始的焦点集中在D2受体基因，有学者认为它的增加还与酒依赖，抽动症，病理性赌博等有关，也有学者称这类问题为奖赏缺陷综合征，Lahoste(1996)报道多动症儿童D4受体7个重复等位基因的比例较对照组高，Bailey等(1997)，Swanson(1998)重复了此结果，Sunohahara等(1997)，Faraone(1999)在成人ADHD也得到类似结果，Comings D.E等(1996)报道儿童多动症是多基因遗传，与DβH，DT1基因和D2受体基因有关，当然也有些不一致的结果，可能与选择的多动症表型不同有关，Barkley RA，(1998)等预测下个10年在人类基因组完成的同时或以后，儿童多动症的分子遗传研究可能是卓有成效的一个领域。
(3)儿茶酚胺的代谢研究：动物实验以及对人的研究从不同角度提示多动症儿童主要是儿茶酚胺的通路的异常，尿，血清和脑脊液的肾上腺素和多巴胺的浓度测定支持多巴胺和肾上腺素更新率降低的假说，多动症儿童脑脊液的测定结果为多巴胺更新降低或是多巴胺的敏感性增高，验证了多动症的低多巴胺状态的假说，而抽动秽语综合征与多巴胺的过度更新有关。
动物实验提示多动儿童可能有多巴胺代谢障碍，有人用6-羟基多巴注射新生鼠，选择性地破坏了多巴通路后，这些鼠有明显的多动行为和走迷津困难，当给精神药物后，提高了完成学习任务的能力，减少了活动水平，随鼠龄增大，活动可减少，但学习缺陷仍存在，活动水平高和有攻击行为的狗也有遗传性的学习困难，这些受累的动物对右苯丙胺(右旋苯丙胺)反应较好，可改善其学习缺陷状况，多动和侵略行为，多动症儿童亦可观察到与此类似的现象，功能性MRI发现额枕，纹状体和网状结构是被中枢兴奋药影响的儿茶酚胺来调节，哌甲酯(利他林)的研究提示多巴胺是涉及的主要介质，五羟色胺与其也有关。
(4)神经生化的研究：还有人把多动症儿童和正常儿童的多巴β-羟化酶，单胺氧化酶，儿茶酚胺氧位甲基移位酶做了比较，未发现区别，去甲肾上腺素和多巴胺的代谢产物高香草酸(HVA)和5羟基吲哚乙酸(5-HIAA)的结果不一致，而对儿童多动症中有一亚组3-甲氧基4-羟基苯乙二醇(MHPG)的明显降低的看法较为一致。
(5)神经解剖：有学者对多动儿童及其同胞兄弟进行了检查，发现多动儿童用利他林后，基底节和中脑的血流增加，但使前部皮质血流降低，特别是脑皮质的运动区，用脑影像技术也证明有儿童多动症史的青年人有皮质的萎缩，虽然以前CT研究未发现多动儿童与正常儿童有何不同，但新的影像技术如PET等较一致的发现有脑功能低下变化，特别是前额区，这些发现是很重要的，因前额和皮质运动区的功能对维持注意，控制冲动，调节攻击和运动活动是十分重要的。
Seidman LA(1999)总结13个研究(共202例男孩和14例女孩)的MRI检查发现，常见的异常部位是胼胝体和尾状核，胼胝体异常主要是前(顶鞘)，后(压部)或两者体积减小，尾状核体积减小为单侧或双侧，仅有一个研究报道是体积增大，苍白球和右前体积也减少，一个研究发现整个体积减小(4.7%)特别是右侧减少5.2%)，这些发现与早期理论模型一致。
功能性MRI结果不一致，来自成人和有家族聚集性的多动症儿童尾状核，额区和前扣带回代谢的改变，主要是代谢减少。
2.环境因素： 已有一些研究提示ADHD也可能因各种环境因素引起，1975年，有学者提出食物过敏会引起儿童的多动和注意力障碍，也有人提出食物添加剂和水杨酸盐类会引起儿童过度活动，冲动和学习问题，但对此还有些争论。
3.病理机制： 最近用PET研究发现多巴胺受体的密度与儿童发育有关，多巴胺受体密度的特异性变化是直到少年期才成熟，多动儿童易被影响的区域认为是前叶的多巴通路，神经心理研究提示多动儿童前叶功能未成熟，研究人员认为前叶皮质与儿童的冲动和攻击行为有关，局部脑血流研究发现，主要是额叶和尾状核两个部位受累，有些研究已证明用药使基底节和中脑的血流增加，而使运动区的血流减少，这些发现可以解释为什么服哌甲酯(利他林)后可使多动儿童的注意力增加，运动行为减少，冲动行为得到控制，并能协调精细动作和粗大运动，其他研究多集中在丘脑，网状激活系统和前中脑束，多动儿童和正常对照比较，神经内分泌也有些区别，研究发现多动儿童的生长激素对苯丙胺或哌甲酯的反应是不同的，这进一步说明了多动和正常儿童有生物学的不同，不论是皮肤电还是诱发电位的研究，均发现多动症儿童一般对刺激表现为觉醒水平的不足，以前的研究也发现觉醒水平不足与反社会行为和品行障碍有关，因为觉醒不足，奖惩行为在一般心理水平不能起作用，多动症儿童难以吸取以前教训，其行为问题也难以矫正。
心理学研究还发现多动症儿童的社会阈值升高，不管是正性还是负性强化，多动儿童均不易接受，一般奖惩不易约束和矫正该类儿童的行为问题，有研究证明服哌甲酯或其他神经兴奋药，多动儿童社会阈值被降低，正性或负性强化的水平被调整，为行为矫正奠定了基础，这些心理的，生理的和药理的研究提供了一个理论框架来解释多动儿童为什么不能从生活事件中吸取教训，所以，该类儿童难以遵循社会规范，易出现学业困难和人际关系紧张及社会适应障碍。
4.神经心理与神经生物学假说： Viginia Douglas(1972)年强调注意力转移和冲动控制，引出注意缺陷障碍的概念，Jeffrey Matter(1980)提出儿童多动的症状与脑前叶功能不良有关，Paul Wender(1971)年提出尾状核和愉快中枢等部位儿茶酚胺活动减少的假说，Satter and Cantwell(1974)年提出皮质觉醒不足的假说，所有这些观念至今仍影响影像学，功能影像学的思维，目前一些提法主要集中在认知和脑。
Barkley(1997)年提出ADHD关键的缺陷是执行功能，包括工作记忆，抑制和计划的损害，执行功能依赖由前脑皮质调节的网状结构，Voller(1991)和Heilman(1991)提出右侧缺陷(注意缺陷有脑半球优势)涉及额前皮质和基底神经节，分子遗传研究指出ADHD和多巴胺基因的多态性有关，也可能是涉及基因与基因之间，基因与环境之间相互作用的一种复杂疾病。
