Частота рождения детей с данным синдромом составляет примерно 1
на 4000 новорожденных мальчиков и 1 на 6000 девочек. В основном синдром Мартина-Белл выявляется у мальчиков (в 2-3 раза чаще девочек) и протекает тяжелее, чем у девочек.Более легкие формы у девочек связаны с компенсирующим эффектом присутствия второй Х хромосомы в женском кариотипе.
Причиной развития фенотипа синдрома Мартина-Белл является частичное или полное прекращение выработки специфического белка в результате молчания определенного гена FMR1 в Х хромосоме.