Nguyên nhân chính nằm ở yếu tố di truyền liên quan đến nhiễm sắc thể giới tính.
Nhiễm sắc thể giới tính: Con người có hai nhiễm sắc thể giới tính: XX ở nữ giới và XY ở nam giới. Gen quy định khả năng phân biệt màu sắc nằmtrên nhiễm sắc thể X.
Cơ chế di truyền:
Nam giới: Vì nam giới chỉ có một nhiễm sắc thể X, nếu nhiễm sắc thể này mang gen gây mù màu (gen lặn), người đó chắc chắn sẽ bị mù màu. Nhiễm sắc thể Y không mang gen tương ứng để "bù đắp" cho gen lặn này.
Nữ giới: Nữ giới có hai nhiễm sắc thể X. Để bị mù màu, cả hai nhiễm sắc thể X này đều phải mang gen gây bệnh. Nếu chỉ một trong hai nhiễm sắc thể X mang gen bệnh, người phụ nữ sẽ là người mang gen bệnh (người lành mang gen bệnh) và thường không bị mù màu. Do đó, tỷ lệ nữ giới bị mù màu thấp hơn nhiều so với nam giới.