Ведущим механизмом возникновения атавизмов являются мутации регуляторных генов. 1

Возникновение атавизмов происходит благодаря тому, что гены, ответственные за такой признак, сохраняются в геноме вида, но при нормальном развитии организма их действие блокируется. 4 У отдельных особей по причине генетических изменений или под влиянием внешних воздействий на процессы эмбрионального развития блокирующее действие может быть снято, и тогда древний признак появляется вновь как атавизм. 4

Также атавизмы могут возникнуть при задержке развития каких-либо структур организма на ранних стадиях. 4 В результате у взрослого организма сохраняется эмбриональное состояние соответствующих признаков, которое может быть сходно с предковым состоянием. 4

Иногда атавизм появляется при регенерации утраченных организмом структур (например, упрощённое строение чешуй на регенерирующем после автотомии хвосте некоторых ящериц). 4