乙醇对胚胎的毒性作用主要有3个面：
(1)在妊娠中期和晚期，限制胎儿全身各组织尤其是脑组织细胞的分裂、移行和功能，出现胎儿生长迟缓和FAE。
(2)对早期胚胎细胞核蛋白的直接毒性损害，可致不孕和自发性流产。
(3)在人类妊娠前3个月，影响细胞的代谢、分化和增殖，干扰胎儿器官的发生和形成，造成多器官系统结构、形态异常，出现FAS各种类型的畸形。
(4)大量嗜酒母亲的胎盘有超微结构的变化，可能间接影响了胎儿，使胎儿发育不良或畸形。此外，胎儿酒精综合征还可能与酒精氧化的代谢产物乙醛对细胞的毒性作用，导致胎儿神经细胞发育障碍。
虽然这种胎儿综合征与母亲严重酗酒相关无疑，但酒精通过何种机制造成这些影响尚不十分清楚。在人类和动物酒精能够通过胎盘，虽然乙醛和吸烟的毒性作用和营养缺乏的作用不能完全排除，在小鼠、大白鼠、鸡、miniature猪和beagle狗酒精具有胚胎毒性和致畸作用。有人提出含有酒精的血液透过胎盘以及酒精所致的前列腺素升高是酒精损害胚胎生长、发育的机制，但尚未得以证实。
典型的FAS患儿只见于极度酗酒、在整个妊娠期持续饮酒妇女(多数有震颤谵妄和肝脏病变)所生的婴儿。产生FAS综合征所需母亲酗酒程度的界限和妊娠过程中发生FAS的关键时期仍然不清。估计上述各种致畸作用发生在胚胎期，多在胚胎发育的头两个月内。其他非致畸作用的出现，与妊娠期胚胎暴露于特高酒精水平有关。
