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G6PD缺乏是一种遗传性缺陷。决定G6PD结构的基因现已定位于X染色体长臂2区8带，故其遗传是性联的。G6PD缺乏充分表现于男性半合子和女性杂合子中，男性半合子将其致病基因遗传给全部女儿杂合子，但不会传给儿子（其X 染色体源自母亲）。女性G6PD缺乏者大多为杂合子；在G6PD缺乏发病率高的地区也可见到女性纯合子，但很少。杂合子女性将致病基因遗传给儿子和女儿的概率都是50％，只有母亲能将致病基因传给儿子。从理论上看，女性杂合子的G6PD活性应为正常值的50％，但实际上不然，测得结果显示酶活性可以相差很大，可接近正常，也可显著缺乏，有待进一步研究。
G6PD酶有许多变异型。研究发现G6PD变异型有220多种。各变异型的名称以首先发现地的名称命名。世界各地正常人中最常见的G6PD称为B型（简称GdB或B+，+表示有活性）。另有一种在正常的黑人中较多见(约20％)，称为A型（简称GdA或A+）。这两种类型不引起溶血，所以是正常的。在中国人和海外华人中已发现的G6PD变异型有10多种，其中最多见的一种称为Gd广州型(GdCanton)。在地中海区和其他地区的白人中最多见的变异型是Gd地中海型(GdMediterranean)，在黑人中最多见的是GdA-型。前两种变异型的酶的缺乏都比较严重，GdA-型比较轻。
G6PD酶缺乏与溶血存在密切的关系。大多数G6PD变异型的酶活性仍属正常，因此在平时或在与氧化剂药物或化学物品接触后并不发生溶血和贫血，在临床上也没有重要意义。正常红细胞内的酶活性随着时间的增长而逐渐减低，其半衰变时间(T1/2)为60天。虽然酶的活性不断地在逐渐减低，但老一些的红细胞即使在氧化剂的应激情况下，仍有足够的G6PD活性以生成NADPH和维持谷胱甘肽于还原状态(GSH)。但是有缺陷的G6PD 变异型的酶活性较低，如GdA-型的G6PD稳定性较差，其半衰变时间只有13天。这样，年轻红细胞的酶尚有足够的活性，而对于成熟红细胞则显得“未老先衰”，G6PD的活性明显缺乏，以致对氧化剂特别敏感。Gd地中海型及Gd中国人型的酶活性更低，在年轻红细胞中已经很低或测不出，因此对氧化剂更加敏感。根据G6PD缺乏者酶的活性及临床表现，G6PD变异型可分为五大类：①酶活性严重缺乏，在无诱因下即经常有慢性贫血，临床表现为遗传非球形细胞溶血性贫血；②90％以上酶的活性缺乏；③40%～90％酶活性缺乏，此两类平时无贫血，但在有诱因的条件下，可发生轻重程度不同的急性溶血性贫血；④40％以下的酶活性缺乏，60％以上酶的活性正常，即使在氧化剂的损害作用下，一般不发生贫血；⑤酶活性增加至超过正常的2倍。
G6PD缺乏时，NADP+不能还原成NADPH，NADPH的生成减少又影响GSSG还原成GSH。由于NADPH及GSH的缺乏，红细胞难以抵御氧化剂药物、蚕豆、感染等情况下产生过多过氧化物的有害作用。红细胞内的血红蛋白和基质蛋白发生变性、沉淀、凝集成Heinz小体，附着于红细胞膜，损害膜的功能，结果，这些病态的红细胞在脾脏内被提前破坏，发生溶血性贫血。