遗传性铁粒幼细胞贫血的遗传形式不尽相同。最多见的是通过X染色体遗传。通常只有半合子男性患病。男性患者可将有关基因传递给他的女儿，此女又将有关基因传给她的儿子。这种缺陷的遗传是伴性隐性的，但不是完全隐性，因为部分女性基因携带者也可有轻度的贫血。极少数病例的遗传是通过常染色体的，常染色体遗传者则亦可有贫血。

遗传性铁粒幼细胞贫血的基本缺陷在于红细胞内血红素的合成发生障碍。电镜检查证明铁粒幼细胞核周围环状分布的铁小粒是充满非血红素铁的线粒体，其中大量铁的积聚与血红素合成发生障碍有关。由于血红素合成过程的第一步和最后一步都发生在线粒体内，当血红素的合成发生障碍时，线粒体中的铁没有很好地被利用，因此便积聚在线粒体内。过多的铁又可以损坏线粒体或细胞内其他微细结构的功能。

在遗传性(伴性)铁粒幼细胞贫血患者中，其血红素合成障碍的生化缺陷在各个家族中并不完全相同。某些家族的缺陷是红细胞内吡哆醇代谢或氨基－γ－酮戊酸(ALA)合成酶有缺陷，另一些家族的缺陷是在粪卟啉氧化酶系统。此型病人常因肠道吸收铁过多，最后导致血色病，其危害比贫血更严重。

患者几乎都是男性。贫血大多出现于青少年时期。少数出现于出生时或婴儿期。早期主要的症状为面色苍白，疲乏无力。由于铁负荷过重，部分病人有肝脾肿大。晚期少数病人可出现色素沉着、糖尿病等血色病的表现。