A Duane-szindrómát számos gén mutációja okozza, amelyek részt vesznek a szem fejlődésében. Ezek a gének szerepet játszanak az extraocularis izmok kialakulásában, amelyek a szem mozgását irányító izmok. E gének mutációi az extraocularis izmok rendellenes fejlődéséhez vezethetnek, ami Duane-szindrómához vezethet.
A Duane-szindrómát más tényezők is okozhatják, például kromoszóma-rendellenességek vagy környezeti tényezők. Ezek az okok azonban sokkal kevésbé gyakoriak, mint a genetikai mutációk.
A Duane-szindróma egy összetett rendellenesség, amely nem teljesen ismert. A kutatás azonban folyamatban van a rendellenesség okainak jobb megértése és új kezelések kidolgozása érdekében.