По-видимому, синестезия возникает, когда в силу особенностей нервной системы у человека усиливаются связи между отделами мозга, обрабатывающими сигналы разной модальности. Появляются нейроны, которые реагируют одновременно на какие-то цвета, звуки и даже абстрактные концепции (вроде цифр или букв). Ряд авторов отмечают, что синестезия может передаваться по наследству и часто мультимодальна, то есть у человека с одним типом синестезии часто обнаруживается и другой .