生殖细胞肿瘤的病因不明确有家族史的也十分罕见。曾有报道在Klinefelter综合征(47，XXY即47条染色体有2条X和1条Y性染色体)病人的纵隔和颅内发现生殖细胞瘤这些病人的典型特征是小睾丸、细精管玻璃样变、无精子，有人推测纵隔及颅内等处生殖细胞瘤的发生是原始生殖嵴分化的变异导致了生殖细胞迁移分化的变化和其恶性的倾向。
生殖细胞肿瘤患者的染色体常发生异常包括非随机的染色体数目异常和结构异位。在睾丸生殖细胞肿瘤中，80%呈现特征性的染色体结构异常12号染色体短臂等臂染色体畸形(i12p)，许多非生殖细胞瘤性性腺肿瘤及性腺外的生殖细胞肿瘤中也有i12p畸形在胚胎发育过程中原始生殖细胞在胚胎第4周已清晰可见它们出现于卵黄囊壁上的内胚层细胞中邻近尿囊的发生处。当胚胎开始折叠，原始生殖细胞在中线从卵黄囊壁通过后肠背侧肠系膜迁移至生殖嵴并进入间叶组织下成为原始性索，再逐步发育为成熟的性腺在这个迁移过程中原始生殖细胞遍布整个胚胎，当这些迁移的全能干细胞未完成正常演化而停留时，很可能变成肿瘤。比较一致的观点生殖细胞瘤是一组来源于原始生殖细胞的未分化肿瘤。
