La forma classica di omocistinuria è dovuta alla mancanza da parte dell'organismo di cistationina-beta-sinteasi. È quindi a eziologia genetica con trasmissione autosomica recessiva. Esiste inoltre l'eterozigosi per deficit dell'enzima o per polimorfismo dell'enzima metilenetetrafolato-reduttasi, con contemporanea carenza relativa di folati.