Verschuivingen in sommige genen kunnen op zichzelf atriumfibrilleren veroorzaken, terwijl veranderingen in andere genen van invloed zijn op het risico van een persoon om deze aandoening te ontwikkelen in combinatie met een verscheidenheid aan omgevings- en leefstijlfactoren. Familiair atriumfibrilleren is vaak het gevolg van zeldzame mutaties in afzonderlijke genen. Deze gevallen vertegenwoordigen echter slechts een klein deel van alle personen met atriumfibrilleren.
Het eerste gen dat in verband werd gebracht met familiair atriumfibrilleren was KCNQ1, dat instructies geeft voor het maken van een kanaal
dat is ingebed in het buitenste membraan van hart(hart)spiercellen. Dit kanaal transporteert positief geladen kaliumatomen (ionen) uit de cellen. In de hartspier speelt dit ionentransport een cruciale rol bij het handhaven van het normale ritme van het hart. Sinds die ontdekking zijn zeldzame genetische varianten in andere ionkanaalgenen gevonden die familiair boezemfibrilleren veroorzaken. Mutaties in ionkanaalgenen leiden tot de productie van veranderde kanalen, die de stroom van ionen over het buitenste celmembraan kunnen vergroten of verkleinen en de manier waarop het hart klopt kunnen veranderen.
Mutaties in andere soorten genen zijn ook gevonden om familiaire atriale fibrillatie te veroorzaken. Sommige van deze genen geven instructies voor het maken van cardiale transcriptiefactoren, die de activiteit van bepaalde genen reguleren die betrokken zijn bij de vorming en ontwikkeling van het hart vóór de geboorte. Andere genen geven instructies voor het maken van delen van de structurele elementen van de hartspier, zoals sarcomeren. Deze structuren zijn noodzakelijk voor de samentrekking van de hartspier en voor de pompwerking van het hart. Mutaties in deze niet-ionkanaalgenen hebben een verscheidenheid aan effecten op de structuur en functie van de hartspier, die allemaal kunnen leiden tot een abnormale hartslag.
De meeste gevallen van atriumfibrilleren worden niet veroorzaakt door overgeërfde mutaties in afzonderlijke genen. Echter, relatief veel voorkomende variaties (polymorfismen) in meer dan twee dozijn genen lijken de kans op het ontwikkelen van de aandoening te beïnvloeden. Elk van deze polymorfismen heeft op zichzelf een klein effect op het totale risico van een persoon, maar een individu kan meerdere polymorfismen hebben die samen een significant effect hebben. Naast deze veel voorkomende genetische variaties zijn risicofactoren voor atriumfibrilleren onder meer hoge bloeddruk (hypertensie), diabetes mellitus, een eerdere beroerte of een opeenhoping van vetafzettingen en littekenachtig weefsel in de bekleding van de slagaders (atherosclerose). Onderzoekers proberen vast te stellen hoe een combinatie van genetische veranderingen, milieu-invloeden en leefstijlfactoren bijdraagt aan het risico van een persoon om atriumfibrilleren te ontwikkelen.