L'attuale scienza medica non descrive precisamente le cause della distonia. Il peggioramento dei neuroni nella corteccia sensomotoria, un sottile strato di tessuto neurale che copre il cervello, si pensa che causi le contrazioni. Questo cattivo funzionamento può derivare da meccanismi inibitori alterati durante la contrazione muscolare. Quando il cervello dice a un dato muscolo di contrarsi, contemporaneamente silenzia i muscoli che si oppongono al movimento previsto. Sembra che la distonia interferisca con la capacità del cervello di inibire quei muscoli circostanti, portando alla perdita di selettività.