小儿巨幼细胞性贫血主要是由维生素B12和(或)叶酸的缺乏导致，饮食中缺乏这两种物质导致的小儿巨幼细胞性贫血是最主要的原因，也有先天性的因素及继发肝病、白血病造成的巨幼细胞性贫血，但较少见。
1、维生素B12缺乏：
（1）摄入量不足：幼儿和儿童时期由于生长发育较快，血容量扩充较大，故易因摄入不足而发病，如长期营养不良或长期素食；母亲缺乏维生素B12导致母乳中维生素B12含量极低，使婴儿摄入不足。
（2）吸收不良：内因子分泌障碍多发生在成年人，30岁以下很少发生；小肠吸收障碍，如回肠切除、局限性回肠炎、回肠远端结核；肠内细菌或寄生虫竞争维生素B12是由于小肠憩室肠瘘，导致细菌过度繁殖，或由于肠道内阔节裂头绦虫的寄生。
（3）运转障碍：如先天性运钴胺障碍。
（4）维生素B12代谢障碍：发生在肝脏病患者和长期服用某些药物，如PSA、新霉素等。
2、叶酸缺乏：
（1）摄入不足：羊乳含叶酸含量很低，单纯以羊奶喂养者可导致叶酸缺乏。
（2）吸收不良：慢性腹泻、小肠切除、局限性肠炎影响叶酸吸收。
（3）药物影响：白血病患儿应用甲氨蝶呤等抗叶酸药物作用于二氢叶酸还原酶，使二氢叶酸不能还原成四氢叶酸，造成巨幼细胞性贫血；抗癫痫药物，如苯妥英钠在肠道可能减少叶酸的吸收。
（4）需要量增加：严重感染者或甲状腺功能亢进可增加叶酸在体内的消耗，需要量相应增加。
（5）排泄增加：肝病、心脏疾病、慢性透析可增加叶酸的排泄。
（6）先天性叶酸吸收障碍：是一种较少见的常染色体隐形遗传，患儿生后2~3个月即可出现严重的巨幼红细胞贫血。
3、遗传因素：为常染色体隐性遗传，其主要缺陷为乳清酸磷酸核糖苷转移酶和乳清酸核苷-5'-单磷酸脱羧酶缺乏。