Er is niet één specifieke oorzaak te noemen. Verschillende wetenschappelijke onderzoeken leggen de nadruk op verschillende aspecten van het spraakproces. Spreken is een ingewikkeld proces. Voordat en terwijl er gesproken wordt, gebeurt er veel in de hersenen. Eerst moet de spreker een globaal idee hebben van welke boodschap hij over wil brengen. Dan zoekt hij de juiste woorden en analyseert welke klanken daarbij nodig zijn. Daarna worden de vele spieren aan het werk gezet. Daarbij vindt voortdurende terugkoppeling plaats: klopt het plan? Wordt de juiste klank geproduceerd? Ook wordt rekening gehouden met de luisteraar en de context.
Bij iedereen treden wel eens foutjes op in dit proces, maar bij iemand die stottert is er sprake van een in aanleg zwakker spraaksysteem. Als dit samengaat met uitlokkers zoals verhoogde spanning of snelheid, ontstaat stotteren.
Er is altijd een aanlegfactor, die niet erfelijk hoeft te zijn. Er is meer kans op de ontwikkeling van stotteren als stotteren in de familie voorkomt.