Orsaken till talassemi är en ärftlig skada i de gener som styr tillverkningen av hemoglobin. Hemoglobin gör att blodet är rött, och är ett ämne som är nödvändigt för att kunna transportera syre via blodet ut till kroppens alla vävnader och organ. Den ärftliga skadan gör att det hemoglobin som bildas blir felaktigt. Det ger en brist på hemoglobin, som i sin tur ger blodbrist, anemi.
Hemoglobin består av fyra delar, två så kallade alfaglobinkedjor och två betaglobinkedjor. Vid talassemi har tillverkningen av någon av dessa minskat, vilket kan ge upphov till antingen alfa-talassemi eller beta-talassemi.
Talassemi är sällsynt i Sverige, men är vanligt i många andra delar av världen, till exempel kring medelhavsområdet, i norra Afrika, Indien, Mellanöstern och Sydostasien.