De fleste synestetikere har minst én nær slektning som også har synestesi, og man har derfor ønsket å se på det genetiske grunnlaget for fenomenet. Hittil har det blitt utført to genomstudier på synestetikere, Asher et al. (2009) utførte en studie av 43 familier med musikk-farge-synestesi, og fant fire forskjellige loci (posisjoner på kromosomer) som kan være grunnlaget for den synestetiske opplevelsen; 2q24, 5q33, 6p12 og 12p12. Alle disse er involvert i hjerneutviklingen, blant annet migrasjon av nevroner og synaptisk “pruning” (fjerning av unødvendige synapser). I en undersøkelse av fem synestesifamilier med forskjellige varianter av farge-sekvens-synestesi (farger assosiert med tall, bokstaver og andre sekvenser), identifiserte Tomson et al. (2011) en 23 Mb region på kromosom 16 (16q12.2-23.1) hos to av familiene. Funnene fra disse to studiene tyder på at synestesi kan oppstå gjennom flere forskjellige genetiske mekanismer.