由于電子轉運黃素蛋白(electron transfer flavoprotein，ETF) 和ETF-輔酶Q氧化還原酶(ETF-ubiquinone oxidoreductase，ETF-QO)功能缺陷，脂肪酸β氧化代謝障礙，能量不足，并產生有機酸類代謝毒物，引起多臟器損害。
遺傳性ETF-QO或ETF缺陷導致戊二酸血癥Ⅱ型，在伴有先天性畸形的患者中以ETF-QO缺陷多見。輕型或遲發型患者酶缺乏程度較輕。少數戊二酸血癥Ⅱ型患者ETF和ETF-QO活性正常，可能與黃素腺嘌呤二核苷酸生物合成或轉運障礙有關。