Возможными причинами атрезии пищевода являются высокое внутриутробное давление, окклюзия эпителия пищевода, нарушения кровоснабжения пищевода, аномалии дифференцировки и роста местных тканей. Пищевод и глотка происходят из передней кишки. Первоначально на наружной поверхности каждой стороны кишки появляется продольная борозда, а затем два продольных гребня в соответствующих местах на люминальной поверхности трубки передней кишки. По мере углубления двух продольных борозд соответствующие продольные гребни становятся все ближе и ближе и в конце концов сходятся, разделяя переднюю кишку на две трубки, которые вентрально становятся дыхательными путями, а дорсально — пищеводом. Пищевод имеет два начала, и как его верхняя часть, так и верхняя часть трахеи происходят из глотки передней кишки. Пищевод и нижняя часть трахеи развиваются из желудочной части передней кишки. На 5-6-й неделе эпителиальный пролиферативный просвет эндодермы временно закупоривается, и в дальнейшем в паренхиме появляется множество вакуолей, которые сливаются друг с другом и вновь появляются в виде пенетрации служебного просвета, если в определенной части пищевода вакуоли не образуются или образуются неполные вакуоли, то формируется атрезия пищевода.