在注意力不足过动症患者及非患者的大脑有些差异，而且常常可以观察到其中的差异，但还不确定是否是这些差异造成注意力不足过动症的症状，也还不知道这些差异如何导致相关的症状。许多不同种类神经成像的结果指出注意力不足过动症患者及非患者的大脑是有差异的，例如患者的大脑皮质有较薄的区域等。。一般认为注意力不足过动症有高度的遗传性。双生子研究结果指出：注意力不足过动症的变异中，有约70至80%可以用基因来说明，不过目前也有较多研究在探讨，基因-环境交互作用是否对注意力不足过动症有影响，母亲吸烟或是喝酒可能是影响因素之一