いくつかの遺伝子における変化は、それだけで心房細動を引き起こすことがあるが、他の遺伝子における変化は、様々な環境およびライフスタイルの要因と組み合わせて、この状態を発症する人のリスクに影響を与える。 家族性心房細動は、単一の遺伝子のまれな変異から生じることが多い。
家族性心房細動との関連が最初に見つかった単一遺伝子はKCNQ1で、心臓（心筋）細胞の外膜
に埋め込まれたチャネルを作る命令を出すものである。 このチャネルは、正電荷を帯びたカリウムの原子（イオン）を細胞の外に輸送する。 心筋では、このイオン輸送が心臓の正常なリズムを維持するために重要な役割を担っている。 この発見以来、他のイオンチャネル遺伝子のまれな遺伝子変異が家族性心房細動の原因となることが分かっています。 イオンチャネル遺伝子に変異があると、チャネルが変化し、細胞外膜を通過するイオンの流れが増加または減少し、心臓の拍動の仕方が変化します。
他の種類の遺伝子に変異があると、家族性心房細動を引き起こすことも分かっています。 これらの遺伝子の中には、出生前の心臓の形成と発達に関与する特定の遺伝子の活性を調節する心臓転写因子を作るための命令を出すものがある。 その他の遺伝子は、サルコメアなどの心筋の構造要素の一部を作る命令を出している。 これらの構造は、心筋が収縮し、心臓のポンプ作用を生み出すために必要である。 これらの非イオンチャネル遺伝子の変異は、心筋の構造や機能にさまざまな影響を及ぼし、そのすべてが心拍の異常につながります。
心房細動のほとんどの場合、単一の遺伝子に遺伝性の変異があることが原因ではありません。 しかし、2ダース以上の遺伝子における比較的一般的な変異（多型）が、この疾患の発症の可能性に影響を及ぼしているようです。 これらの多型のそれぞれは、単独では人の全リスクにわずかな影響しか及ぼさないが、複数の多型を持ち、それらが一緒になって大きな影響を及ぼすこともある。 心房細動の危険因子としては、これらの一般的な遺伝子変異に加え、高血圧、糖尿病、脳卒中の既往、動脈の内膜に脂肪沈着や瘢痕組織が蓄積していること（アテローム性動脈硬化症）などがあります。 研究者らは、遺伝的変化、環境的影響、生活習慣の要因がどのように心房細動の発症リスクに関与しているかを明らかにしようとしている
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