主要由于红细胞中血红蛋白的珠蛋白肽链（主要为α或β链）基因缺陷，使一种或几种珠蛋白数量不足或完全缺乏，导致红细胞变小、容易受到破坏而产生贫血症状。地中海贫血依受累基因不同，分为α地贫及β地贫，均属于常染色体隐性遗传疾病。
临床表现
（1） α地中海贫血：主要是位于第16号染色体的α－珠蛋白肽链基因缺陷所致。依据缺失的α珠蛋白基因的数目，重型的α分水肿胎儿综合征和血红蛋白H病。前者在胎儿时期即有症状，约于子宫内20周左右出现严重的溶血、贫血、组织缺氧、胎儿水肿、肝脾肿大、胸腔积水、腹水以及全身皮肤水肿等现象，大部分出生后不久即死亡，少数会胎死腹中。后者表现为严重贫血，血红蛋白电泳分析可检测血红蛋白H。
（2） β地中海贫血：主要是位于第11号染色体的β－珠蛋白肽链基因缺陷所致。此型在胚胎及胎儿时期无显著症状，出生3至6个月后开始出现贫血、发育不良、生长迟缓现象等症状，同时有肝脾肿大、额头或双颊骨突出、牙齿咬合不正、鼻梁凹陷等库理氏（Cooley＇s）脸型，骨骼变薄而易发生骨折等。
诊断
此病的诊断依靠症状体征及辅助检查。地中海贫血呈小细胞低色素性贫血，红细胞大小不均，可见异形、靶形红细胞，网织红细胞增多，红细胞渗透脆性降低，血红蛋白电泳谱异常，应用这些临床血液学指标，可以进行临床诊断和杂合子筛查。X线显示掌骨、指骨骨髓腔增宽，长骨皮质变薄，以后可见颅骨骨板变薄、颅板间有放射状骨刺。基因检测可有珠蛋白链基因部分缺失或突变
治疗
α重型地中海贫血无特效治疗方法。血红蛋白H病和β重型地中海贫血的治疗包括：
（1） 长期输血以输入浓缩红细胞；
（2） 注射或口服排铁剂（去铁胺，deferoxamine），以移除长期输血及贫血造成的铁质沉积；
（3） 脾脏切除，用于脾脏肿大或功能过度活跃至脾脏功能亢进时；
（4） 骨髓或脐带造血干细胞移植，是唯一可能治愈的方法。
日常生活方面应避免富含铁质的食物，如牛、羊和猪等红肉、肝脏、猪血以及海鲜等，并摄取钙质高的食物，避免喝酒。运动可增加新陈代谢率，也可加强血管的弹性，有利于输血。