Entrambe le forme della malattia rientrano in uno spettro di alterazioni di origine genetica dello sviluppo dei reni e delle vie urinarie. In particolare le mutazioni in omozigosi del gene Pax2, coinvolto nello sviluppo embrionale dell'apparato urinario, sono una possibile causa di agenesia bilaterale; mutazioni in eterozigosi dello stesso gene determinano alterazioni di varia gravità nello sviluppo dell'apparato urinario. Molti altri geni possono però essere coinvolti; tra le mutazioni riscontrate più frequentemente, oltre a quelle di Pax2, vi sono quelle dei geni EYA1 e SIX2 (responsabili della sindrome branchio-oto-renale) e di HNF1B, che determinano comparsa di cisti renali e diabete.