目前已经确定视网膜母细胞瘤的发生是由染色体缺失或者基因突变引起的，1971年即发现部分RB患者有染色体13q14的缺失[13，14]，现在已经确认这就是RB1基因的位置。RB1基因是肿瘤抑制基因[15]，包括27个外显子和1个启动子；RB1被翻译成4.7 kb mRNA， 产生110kDa的视网膜母细胞瘤蛋白（pRB），它与E2F系列因子控制着细胞周期中G1-S的转变：抑制细胞增殖，促进分化成熟。当RB1发生变异或者缺失，就无法产生正常的pRB，视网膜母细胞就会不停地增殖，无法分化成正常的视网膜细胞[16-18]，从而产生视网膜母细胞瘤；这就是RB1被称为肿瘤抑制基因的原因和发生机制。此遗传为常染色体显性遗传，外显率约为90%。
虽然已经确定RB是先天性遗传性疾病，但是真正有明确家族史的仅为10-20%，绝大部分患儿是因为自身的体细胞或者生殖细胞的变异引起。遗传型（生殖细胞变异）约占 40%，非遗传型（体细胞变异）约占60%[17]。目前已知，所有双眼患者和单眼多发肿瘤的患者，是由生殖细胞变异引起，具有遗传性，后代发病率为50%；其余的单眼患者之中，约有15%也是由生殖细胞变异引起[17，18]。
还有一种比较少见的RB-嵌合型，大约占总数的10%[19]。分为体细胞嵌合型和生殖细胞嵌合型[20]。它是在胚胎发育的某个特殊时期，部分体细胞或者生殖细胞的基因发生了变异，所以此类患者的体内既有正常的视网膜细胞，也有异常的能形成肿瘤的视网膜细胞。生殖细胞嵌合型也具有遗传倾向，但是危险性相对较低。
6%为常染色体显性遗传，94%为散发病例。其中25%为遗传突变，余为体细胞突变。亦有人认为与病毒感染因素有关。遗传学类型及Rb基因的定位：90%的视网膜母细胞瘤（包括单眼和双眼病例）表现为散发发病，10%的病例为家族性发病。视网膜母细胞瘤可分为遗传遗传型和非遗传型2大类，其发生有3种情况：
①约40%的病例属于遗传型，是由患病或基因携带者父母遗传所致，或正常父母生殖细胞突变所致，为常染色体显性遗传。这类患者发病早，约85%为双眼发病，有多个病灶，易发生第2恶性肿瘤。约15%为单眼发病，其原因可能是视网膜母细胞瘤基因外显不全。一般公认本病外显率为90%左右。临床上将双眼视网膜母细胞瘤、有家族史的单眼视网膜母细胞瘤或多病灶的单眼视网膜母细胞瘤归入遗传型。
②约60%的病例属于非遗传型，其发病系患者视网膜母细胞发生突变所致，不遗传，发病较迟，多为单眼发病，单个病灶，不易发生第2恶性肿瘤。
③少数遗传型病例（约5%）有体细胞染色体畸变。主要表现为周围血淋巴细胞中存在13号染色体长臂中间缺失。不同的病例缺失节段长短不同，但均累及13号染色体长臂1区4带（13q14），经高分辨染色体显带确定最小的缺失节段为13q14.2。这类患者除视网膜母细胞瘤外，依其染色体缺失节段大小不同，常伴有轻重不等的全身异常。主要表现为智力低下和发育迟滞，还可出现小头畸形、多指畸形及先天性心脏病。