Nel 1998 si è compreso che la malattia è dovuta alla mancanza di un enzima o più enzimi lisosomiale/i necessario/i per l'eliminazione dei metaboliti tossici di ceroidolipofuscina; uno degli enzimi noti per la variante NCL1 (forma infantile) è la "palmitoil-tioesterasi". Nella variante NCL2 l'enzima mancante è una proteasi acida che idrolizza le proteine. Nella variante NCL3 è stata già trovata la mutazione genetica, ma non è ancora stato individuato l'enzima difettoso.