La principale cause d'hyperornithinémie héréditaire est le déficit en ornithine aminotransférase mitochondriale à transmission récessive autosomique. Il s'agit d'une enzyme mitochondriale réversible qui permet la transamination de l'ornithine et de l'alpha cétoglutarate pour former le delta-I-pyroline-5-carboxylate. La vitamine B6 est le cofacteur de cette enzyme, ce qui permet de distinguer deux formes génétiques, l'une sensible et l'autre résistante à la pyridoxine.