Ulike nærliggende årsaker til SAD har blitt foreslått. En mulighet er at SAD kan være relatert til mangel på serotonin, og at serotoninpolymorfismer kan spille en rolle ved SAD, selv om dette har vært disputert. Mus som er ute av stand til å omdanne serotonin til N-acetylserotonin (ved serotonin N-acetyltransferase) ser ut til å ha en "depresjonsaktig" oppførsel, og antidepressiva som fluoksetin øker mengden av enzymet serotonin N-acetyltransferase, hvilket resulterer i en antidepressiva-lignende effekt. En annen teori er at årsaken til SAD kan være relatert til melatonin, som produseres i svakt lys og mørke av konglekjertelen (epifysen), siden det finnes en direkte forbindelse mellom netthinnen og konglekjertelen via den tractus retinohypothalamicus og nucleus suprachiasmaticus.