A doença destrói as células do gânglio base, a parte do cérebro responsável pelo controlo de movimentos, emoção e capacidade cognitiva. Doença de Huntington é causada por uma mutação no gene no cromossoma 4. A função do produto de proteína, huntingtina, é dirigir a entrega de pequenas embalagens (vesículas contendo moléculas importantes) para o exterior da célula. Normalmente, a região de codificação deste gene contém a sequência de ADN "CAG" repetido várias vezes. O número de vezes que este conjunto se repete varia de pessoa para pessoa, variando de 10 a 26 vezes. As pessoas com a Doença de Huntington têm um número anormalmente elevado deste conjunto “CAG”…cerca de 40 ou mais. Isto interrompe a função do produto do gene de proteína, porém a causa da expansão da repetição do conjunto “CAG”é desconhecida. De alguma forma, as células do cérebro dos pacientes com Doença de Huntington acumula pedaços de proteína que se tornam tóxicos, resultando em morte celular. Alguns pacientes perdem mais de 25% de suas células cerebrais antes de morrer.