Representación gráfica de la molécula catecol O-metiltransferasa, cuyo gen COMT está involucrado en la probable

Algunas hipótesis apuntan hacia una predisposición genética, pues la fibromialgia es 8 veces más frecuente entre miembros de la misma familia, destacando especialmente las investigaciones sobre el gen COMT que sintetiza la enzima catecol O-metiltransferasa en la vía de las catecolaminas,^[] así como genes relacionados con la serotonina y la sustacia P. En muchos casos, los pacientes con fibromialgia presentan bajos niveles del metabolito de la serotonina, el ácido ácid5 hidroxiindolacético(5-HIAA),^[así como de triptófano(neurotransmisores encargados de la regulación del impulso nervioso) y elevados niveles de la sustanciaP en el .^[] líquido encefaloraquídeo.También se ha hallado un bajo nivel de flujo sanguíneo a nivel de la región del  tálamo del cerebro, y anormalidades en la función de las .citocinas. Sin embargo, estas no son variaciones presentes exclusivamente en fibromialgia, pues se han encontrado patrones similares en otras enfermedades, incluyendo el ,síndrome de fatiga crónica el síndrome del intestino irritabley la misma depresión.

Otros estudios han encontrado elevados niveles de anticuerpos antipolímeroen pacientes con fibromialgia, lo que podría indicar que se trata de una enfermedad autoinmune.