Yếu tố di truyền có thể gây ra vô tinh trùng tiền tinh hoàn, tinh hoàn và sau tinh hoàn (hoặc thiểu tinh).[8] Tần số bất thường nhiễm sắc thể tỷ lệ nghịch với số lượng tinh dịch, do đó trong số nam giới mắc bệnh vô tinh trùng sẽ có nguy cơ mắc bệnh rơi vào 10–15% (các nguồn khác trích dẫn 15–20% [9]) có bất thường về xét nghiệm nhiễm sắc thể đồ (karyotype), so với tỷ lệ <1% lượng nam gặp bất thường (trong số không mắc vô sinh).[2]

Các yếu tố gây ảnh hưởng gồm:

BRD7

BRD7 là một protein điều hòa phiên mã, tham gia tích cực trong tinh hoàn.[10] Chuột bị loại bỏ đồng hợp tử [BRD7(-/-)] bị vô sinh và có mức độ chết tế bào và DNA bị tổn thương cao.

Đa hình gen

Gen nhạy cảm với ung thư vú ở người 2 (BRCA2) được sử dụng trong sửa chữa DNA. Một đa hình đơn nucleotide (single nucleotide polymorphism)[11] trong gen BRCA2 liên quan đến vô sinh nam do vô tinh trùng vô căn.[12]

Bốn gen sửa chữa đứt chuỗi DNA và nhiễm sắc thể (TEX11, TEX15, MLH1 và MLH3) có vai trò chính trong tính toàn vẹn của bộ gen, tái tổ hợp di truyền và phát sinh giao tử. Đa hình trong các gen này được thử nghiệm chứng minh là có liên quan với vô sinh nam. Đa hình đơn nucleotide ở hai trong số các gen nên trên (TEX11 và MLH3) là nguyên nhân vô sinh nam do vô tinh trùng hoặc thiểu tinh.[13]