Punca sindrom Noonan adalah mutasi dalam gen tertentu. Pada masa ini, saintis menemui tujuh gen yang boleh menyebabkan sindrom Noonan. Mutasi boleh diwarisi dari ibu bapa yang membawa gen yang rosak (autosomal dominan), atau ia boleh berkembang kerana mutasi baru dalam kanak-kanak yang tidak mempunyai kecenderungan genetik untuk penyakit. Kanak-kanak yang mempunyai ibu bapa dengan sindrom Noonan mempunyai 50 peratus peluang memdapat penyakit tersebut.
Kecacatan dalam tujuh gen menyebabkan mereka untuk menghasilkan protein yang sentiasa aktif. Kerana gen ini memainkan peranan dalam pembentukan tisu banyak seluruh badan, ini pengaktifan protien secara berterusan mengganggu proses normal pertumbuhan dan pembahagian sel.
Pada sesetengah orang, tidak seorang pun daripada tujuh gen mempunyai mutasi, yang mungkin bahawa gen yang lain, masih belum ditemui menyebabkan sindrom Noonan.
