Het Williams-syndroom wordt veroorzaakt door een deletie in het elastine-gen op chromosoom 7. Het is een autosomaal dominante aandoening, wat betekent dat er slechts één kopie van het aangetaste gen nodig is om de aandoening te veroorzaken.

In de meeste gevallen wordt het Williams-syndroom geërfd van een ouder die de aandoening heeft. In ongeveer 15% van de gevallen komt het echter voor als een nieuwe mutatie, wat betekent dat het niet van een van beide ouders wordt geërfd.

Als een persoon met het Williams-syndroom kinderen heeft, is er een kans van 50% dat elk kind de aandoening erft. Maar zelfs als een kind de aandoening niet erft, kan het toch drager zijn, wat betekent dat het de ziekte kan doorgeven aan zijn eigen kinderen.