兒童肥胖由多種因素相互作用而發病，臨床上分為單純性肥胖症和病理性肥胖症兩大類，其中單純性肥胖症在兒童期最多見，大約占兒童肥胖總數的95%；病理性肥胖又稱為繼發性肥胖，是繼發於其他疾病而產生的，僅占兒童肥胖的5%。單純性肥胖的病因至今仍不十分清楚，一般認為與遺傳、飲食習慣、生活方式、生活環境，以及神經內分泌與能量代謝等有關。
1.遺傳因素
單純性肥胖有家族發病傾向，很多肥胖兒有家族肥胖史。父母雙方肥胖，其子女大約有70%～80%發生肥胖；父或母其中一人肥胖，子女發生肥胖的幾率大約為40%～50%；父母均為瘦體型，子女發生肥胖的可能性僅為9%～14%。這主要是因為兒童的活動量、飲食習慣可能受父母和家庭的影響。另外，靜息和活動的能量消耗基礎水平由遺傳決定。某些肥胖家族的基礎代謝值降低。父母雙方或單方肥胖的子女，其基礎代謝值低於體重正常父母的子女約10%，體育活動能量消耗低於正常體重父母所生子女的2倍。
近年來，學者們對肥胖病因分子生物學的深入研究，使我們對肥胖的遺傳因素有了更清晰的認識。1994年學者們在肥胖鼠克隆出肥胖的瘦素基因，並定位於第6號染色體，之後的研究證實，人的瘦素基因位於第7號染色體上。1998年在神經肽家族中，新發現一類具有調節食欲作用的神經肽類激素—食欲素，其基因位於第17號染色體。此類激素主要分布在下丘腦攝食中樞，調節人們的食欲，與肥胖的發生密切相關。
2.喂養方式及飲食習慣
喂養過度是肥胖的物質基礎。過食，使過剩的能量轉化為脂肪儲存體內造成肥胖，而人體脂肪含量與食物中脂肪含量相關。嬰兒期肥胖受出生體重、喂奶量和過早添加固體食品等影響。孕婦懷孕後期攝食過多、體重增加過速或患糖尿病，會使胎兒體脂過多和出生時超重。嬰兒和兒童期攝食過度可以成為成人期肥胖的原因。飲食習慣、食品的質和量受社會和家庭的影響，目前我國各大城市中絕大多數家庭已步入小康，食物攝入可以任選所愛，尤其有些獨生子女除攝食過度，尚偏愛葷食、油膩、甜食和零食，使能量更多儲存，肥胖發生率增高。
3.生活方式
久坐的生活方式是肥胖發生的重要危險因素。西方工業化國家久坐的生活方式，使肥胖發生率上升。近10年來，這種生活方式也在我國蔓延，例如學齡兒童缺乏運動，每天放學後必須完成大量的課外作業，或有的孩子長時間看電視。
現有觀點認為，電視與肥胖有因果關係，電視中往往會介紹大量美味、可口的食品，使小兒食欲大增；而且在看電視過程中由於運動減少、代謝率隨之下降，從而使肥胖發生。
4.環境因素
環境因素影響肥胖是很複雜的，包括社會因素、家庭文化水平、經濟基礎、生活習慣、環境汙染等和肥胖的發生都有一定的關係。在人們從貧困走向富庶的階段，往往攝入碳水化合物過多，而蛋白質攝入不足，這種“小康型飲食”往往會導致營養不良性的肥胖。在發達國家，層次高的富裕家庭肥胖發病率低於層次低的低收入家庭。因為前者接受文化教育機會多，知道肥胖的危害，攝食以高蛋白、蔬菜、水果為主，重視體育鍛煉；而後者對發生肥胖並無心理壓力，選擇食物多考慮口味，忽視體育鍛煉。不發達國家，則富裕家庭中肥胖發病率高於貧困家庭，因為前者以食物的充沛和口味為滿足，將肥胖與生活水平高相聯係；而貧困家庭則因吃不好、吃不飽而肥胖發病率低。
5.神經內分泌與能量代謝
肥胖的根本原因是攝食超量和能量消耗減少，造成了能量正性平衡的結果。現一致認為調節攝食的中樞位於我們大腦的一個特殊結構——下丘腦，其外側是饑餓中樞、內側核是飽足中樞。多種複雜的因素可作為信號物質，通過神經、體液向攝食中樞發出信號，促使其調節攝食活動。如食物的可得性、色、香、味等，通過胃腸道的感受係統向攝食中樞發出信號，從而引起食欲。在此過程中，體液中的葡萄糖、氨基酸等物質均可能參與調節。
6.繼發於其他疾病的肥胖
此部分的肥胖屬於病理性肥胖。其肥胖的原因即是原發病。如皮質醇增多症、高胰島素血症、甲狀腺功能減退症、多囊卵巢綜合征、勞-蒙-畢綜合征、貝-韋綜合征等疾病均可以導致肥胖表現。