La sindrome è stata associata a mutazioni nel gene "PDS", che codifica per la proteina pendrin (carrier soluto famiglia 26, membro 4, SLC26A4). Il gene è localizzato sul braccio lungo del cromosoma 7 (7q31). Mutazioni nello stesso gene causano anche la sindrome dell'acquedotto vestibolare allargato (EVAS), un'altra causa della sordità congenita; specifiche mutazioni hanno maggiori probabilità di causare l'EVAS, mentre altre sono più collegate con la sindrome di Pendred.