Причинами образования метгемоглобина являются:
1) экзогенные вещества-окислители (метгемоглобинообразователи). К ним относятся: а) нитросоединения (оксид азота (II), нитриты, нитраты); б) аминосоединения (анилин, фенилгидразин); в) окислители (хлораты, перманганаты, хиноны); г) окислительно-восстановительные красители (метиленовый синий в высоких концентрациях); д) лекарственные препараты (нитроглицерин, амилнитрит, сульфаниламиды, барбитураты);
2) недостаточность антиоксидантных систем эритроцитов, восстанавливающих метгемоглобин. Это наблюдается при нарушениях пентозного цикла и глутатионредуктазы. Описан генетически обусловленный дефект фермента — НАДФ-зависимой метгемоглобинредуктазы.