虹膜异色症的出现，可以分成先天和后天两方面。

先天方面，主要是两眼虹膜颜色不同的情况，有可能於遗传有关。由于眼睛虹膜的颜色受遗传影响，假若后代的父母其中一位有蓝眼睛，而另一位则有灰色眼睛的话，那两位的后代有可能有一对蓝色的眼睛、或一对灰色的眼睛，但亦有可能一边眼的虹膜是蓝色，而另一边却是灰色的。这可能与瓦登伯革氏症候群(Waardenburg Syndrome)或Piebald Syndrome相关。

后天的情况有可能是因为患上Horner Syndrome或虹膜毛样体炎，使虹膜造成损伤而萎缩。