小腦萎縮的病因非常複雜，包括遺傳性小腦萎縮和獲得性小腦萎縮。遺傳性小腦萎縮包括常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳、X連鎖遺傳以及線粒體遺傳。常染色體顯性遺傳的代表性疾病是脊髓小腦性共濟失調，常染色體隱性遺傳的代表性疾病是雷弗素姆病、腦腱黃瘤病等等。X連鎖遺傳的代表性疾病包括脆性X相關性震顫、供給失調綜合徵。線粒體遺傳的代表性疾病是線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和腦卒中樣發作，還包括非遺傳性神經系統變性性疾病，比如多系統萎縮小腦性，獲得性小腦萎縮可以包括由於慢性酒精中毒、抗癌藥物中毒引起以及免疫介導的小腦萎縮，比如副腫瘤性小腦萎縮、橋本腦病以及骨蛋白供給失調等等。還包括維生素B1或B12缺乏導致的小腦萎縮，中樞神經系統感染或梗死出血、腫瘤等等導致的小腦萎縮。