现代分子生物学技术也揭示Bartter综合征是一常染色体隐性遗传病，由肾小管上皮细胞上的离子转运蛋白基因突变所引起。目前已发现婴儿型Batter综合征存在NKCI2基因突变，该基因位于 15q12～21，有16个外显子，编码1099个氨基酸，为Na -K -2C1-通道，已发现20多种突变。经典型Bartter综合征系由CICNKB基因突变所致，该基因位于1q38，编码含687个氨基酸的细胞基底侧的Cl-通道，现已发现约20种突变类型。成人型Bartter综合征又称Bartter-Gietlman综合征，系由噻嗪敏感的Na -K 通道基因（SCI12A3）突变所致，该基因定位于16q913，编码1021个氨基酸，已发现多达40种突变。此外还有一些病人中发现钾通道基因（ROWK）突变。因此Batter综合征可以认定为由上述几种离子通道基因突变引起的临床综合征。
2.血管对血管紧张素反应低下
Bartter最初认为，血管壁对血管紧张素Ⅱ反应低下为本病原因。由此产生血管张力减低，肾脏灌注减少，刺激肾小球旁器代偿性增生肥大，使肾素、血管紧张素和醛固酮分泌增多，排K 增多，产生低血钾。由于血管对血管紧张素Ⅱ反应低下，故血压正常，但不能解释患者为何无钠潴留和血容量增多。
3.肾脏前列腺素产生过多
1981年Dunn提出肾脏生成前列腺素过多可能是本病的原因，前列腺素通过直接作用或通过促进尿钠排出，使肾素分泌增加，因而促进血管紧张素Ⅱ生成，醛固酮释放和排K ，前列腺素对醛固酮合成直接有作用，还可使血管张力减低，改变血管对血管活性物质包括血管紧张素Ⅱ的反应。虽然前列腺素使尿Na 排出增多可能是由于非特异性血流动力学作用（类似于其他血管扩张药），但前列腺素E2可使免集合管Na 重吸收以及肾髓升支粗段对C1-重吸收减少，因此引起排K 增多和低钾血症。