本病半數呈散發性，半數為常染色體顯性遺傳病。DRD的主要病因為GTP環化水解酶的同工酶GCHⅠ缺乏導致多巴胺合成減少。DRD患者腦脊液中高香草酸及生物喋呤、新喋呤含量均低于正常。正電子發射斷層掃描（PET）發現紋狀體18F-dopa攝取量正常，提示本病多巴脫羧酶及多巴胺受體正常，故持續給予外源性多巴制劑，可緩解癥狀。
國外學者發現，60%～70%的DRD患者出現GCHⅠ編碼區的基因突變位置在14q32.1。由于GCHⅠ是合成四氫生物喋呤的重要限速酶，而后者是兒茶酚胺生物合成的必需輔助因子，因此黑質紋狀體系統多巴能神經元GCHⅠ的缺乏必然導致酪氨酸羥化酶合成減少，最終致多巴胺水平降低。有學者檢測DRD患者腦脊液中高香草酸及生物喋呤新喋呤含量，發現兩者水平均低于正常，正電子發射斷層掃描（PET）檢查發現紋狀體18F～dopa攝取量正常，提示該病多巴脫羧酶及多巴胺受體是正常的，故持續給予少量外源性多巴制劑可彌補多巴胺不足，緩解癥狀。