Específicamente, es causada por una mutación en el gen hexa ubicado en el cromosoma 15. Este gen proporciona instrucciones para hacer una enzima llamada hexosaminidasa a , que es crucial para descomponer una sustancia grasa llamada gangliósido GM2 en el cerebro y las células nerviosas.

Cuando el gen hexa está mutado, el cuerpo no puede producir suficiente hexosaminidasa A, lo que lleva a una acumulación de gangliósido GM2 en el cerebro. Esta acumulación causa daño progresivo a las células nerviosas, lo que lleva a los síntomas de la enfermedad de Tay-Sachs.