17번 염색체의 단완 말단(17pter-p13)에 위치하는 아스파토아실라제 (aspartoacylase) 유전자의 돌연변이가 원인이며, 상염색체 열성 유전된다. 유전자 돌연변이로 인해 효소가 전혀 생성되지 않거나 효소 활성이 저하된다. 특히 중추신경계에 아스파토아실라제가 존재하지 않을 경우 뇌에 N-acetylaspartic acid (NAA)가 축적되어 신경의 탈수초, 광범위한 공포형성 및 희소돌기아교세포의 부전을 일으켜서 카나반 병의 증상이 초래된다.[1]
유전자형과 임상양상이 연관이 있는 것으로 알려져 있으며, 많은 수의 염기서열이 결손되었을 때 카나반병의 임상 양상이 심하게 나타나며 발생 시기도 생후 바로 나타나게 된다.[1]