A nível celular, o principal marco no estudo deste síndrome foi a descoberta do gene que o provoca – gene LMNA - responsável pela produção de proteínas constituintes da lâmina nuclear, a lâmina A e lâmina C.

Uma mutação simples de substituição de uma base no exão 11 deste gene implica, a deleção de 50 nucleótidos na lâmina A e a não ocorrência de uma clivagem proteolítica essencial, resultando numa proteína mutada denominada de progerina.

Deste processo advêm consequências celulares, destacando-se a morfologia anormal do núcleo. A relação destes efeitos com os sintomas clássicos observados não está ainda bem definida,embora existam já várias propostas.