隨著分子生物學的研究進展， 已認識到FA的發生是一個複雜的病理生理過程。 DNA 損傷識別或修復缺陷和FA細胞對氧的超敏性是FA發生的關鍵。
DNA交聯修復缺陷：FA細胞對能產生鏈內和鏈間交聯的雙功能交聯劑（如DEB、MMC、氮芥、環磷醯胺、順鉑等）敏感。 DEB和MMC誘導的鏈內交聯修復使DNA鏈切開， 雙鏈DNA同時損傷則沒有可用的範本進行修復， 需通過同源末端聯結修復。 在FA細胞， 非同源重組修復的保真性下降， 導致細胞缺陷。 相反， 通過姐妹染色單體互換的同源重組在FA沒有缺陷， 除了NHEJ異常， DNA損傷的識別也是受損的， 使FA細胞在複製完成後阻滯在G2期檢查點。
FA細胞對氧的超敏性：資料證明， 氧代謝缺陷是FA細胞病理性DNA修復缺陷的一個重要因素。 FA是被蓄積的氧自由基損傷的， 這些氧自由基是由於誘變劑如高氧張力、y 射線、誘裂劑和產生活性氫氧根的藥物而產生。 FA尚有細胞週期調控異常， FA細胞生長緩慢， G2期延長， G2/M期轉換延遲或完全停滯， 這進一步增加了細胞在交聯劑或高氧濃度中的暴露， 造成氧化損傷的增加。
在FA中可能有一類與DNA修復密切相關的蛋白， 目前已證明FA有8種互補基因的異常， 自1992年以來6種基因已被克隆， 即FANCA、FANCC、FANCD2、FANCE、FANCF、FANCGo FANCC最早被克隆， 對其研究也較多， 絕大部分FANCC蛋白存在於細胞質中。 FANCC的表達與細胞週期有關， FANCC蛋白可與Cdc2結合， 可以調控細胞週期G2期的進程， FANCC蛋白的缺陷，
許多研究顯示FA細胞的凋廣調節和端粒維持異常。 FA細胞的自發凋亡增加， 凋亡的增加可能與FA細胞修復損傷的能力有關。 端粒與染色體的穩定性及細胞增生有關， 當細胞分裂時端粒縮短。 FA細胞中可檢測到端粒較對照縮短並加速， 且病情嚴重者端粒縮短更為明顯， 在FA細胞的端粒序列也有較高的斷裂發生， 提示端粒維持有缺陷。 因此從另一側面提示FA造血功能異常， 可能是由於高凋亡率和端粒維持缺陷。
FA的造血缺陷被證明在祖細胞水準， 伴有AA或不伴有AA的FA的患者，
