Ausgelöst wird eine Phenylketonurie durch Genveränderungen auf dem Chromosom 12. Sie bewirken, dass der Körper das Enzym Phenylalanin-Hydroxylase zu wenig oder nicht mehr herstellt. Es wandelt bei Gesunden die Aminosäure Phenylalanin in eine andere Aminosäure, Tyrosin, um. Als Folge reichern sich Phenylalanin und verschiedene Abbauprodukte im Körper an und werden