Defekt molekularny powodujący chorobę ostatecznie zidentyfikowały zespoły Tanziego i Bulla w 1993 roku.
Etiologia Choroba Wilsona spowodowana jest dziedziczonymi autosomalnie recesywnie mutacjami genu ATP7B zlokalizowanego na chromosomie 13 (13q14.3), kodującego białko ATPazę ATP7B, którego funkcją jest aktywny transport miedzi w hepatocycie (wydalanie miedzi)Kokot, Franciszek Ciechanowicz, Andrzej (red.) Genetyka molekularna w chorobach wewnętrznych, „Złota Seria Interny Polskiej”, PZWL, Warszawa, 2009, .
Stwierdzono ponad 200 różnych mutacji, z których te związane ze zmianami w domenie wiążącej ATP, powodują wcześniejsze i cięższe objawy kliniczne niż gdzie indziej zlokalizowane mutacje. Większość mutacji dotyczy wyłącznie kilku rodzin, a tylko kilka spotyka się częściej w populacjach.