Como sucede con muchos otros problemas de salud mental, la fobia social es consecuencia de una compleja interacción entre la dotación genética del paciente y factores ambientales y del entorno. 

La investigación de las causas de este trastorno ofrecen los siguientes resultados:

• Los investigadores están buscando los genes específicos que intervienen en el control de la ansiedad y del miedo. La fobia social parece darse con mayor frecuencia en determinadas familias, si bien, la ansiedad tiene también un componente de aprendizaje en el seno de la familia, ya incluso, cuando el feto aún permanece en el útero expuesto a las variaciones hormonales de la madre.
• Las investigaciones revelan a su vez que determinados neurotransmisores y productos químicos naturales desempeñan un papel importante en los mecanismos de control y gestión de la ansiedad. Desequilibrios, por ejemplo, en los niveles de serotonina en el cerebro pueden intervenir en este trastorno, al ser la serotonina un neurotransmisor importante en la regulación del estado de ánimo y de las emociones. Las personas con trastorno de ansiedad social pueden ser sensibles a los efectos de la serotonina.
• A su vez, las investigaciones sugieren que determinadas partes del cerebro como la amígdala pueden intervenir en la respuesta del organismo al miedo. Las personas con alteraciones estructurales o funcionales a este nivel pueden padecer un mayor nivel de ansiedad en determinadas situaciones sociales.