Mikrokerne entstehen in erster Linie aus azentrischen Chromosomenfragmenten oder zurückgebliebenen ganzen Chromosomen, die nicht in die bei der Mitose entstehenden Tochterkerne aufgenommen werden, weil sie sich während der Chromosomentrennung in der Anaphase nicht richtig an die Spindel anlagern können. Diese vollständigen Chromosomen oder Chromatidenfragmente werden schließlich von einer Kernmembran umschlossen und ähneln strukturell den herkömmlichen Kernen, sind jedoch kleiner. Diese kleinen Kerne werden als Mikronukleus bezeichnet. Die Bildung von Mikronuklei kann nur in Zellen beobachtet werden, die eine Kernteilung durchlaufen, und ist deutlich zu sehen, wenn Cytochalasin B verwendet wird, um die Zytokinese zu blockieren und eine zweikernige Zelle zu erzeugen.
Azentrische Chromosomenfragmente können auf verschiedene Weise entstehen. Eine Möglichkeit ist, dass eine Störung der Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen zu einem symmetrischen oder asymmetrischen Chromatiden- und Chromosomenaustausch sowie zu Chromatiden- und Chromosomenfragmenten führen kann. Wenn die DNA-Schäden die Reparaturkapazität der Zelle übersteigen, können nicht reparierte DNA-Doppelstrangbrüche auch zu azentrischen Chromosomenfragmenten führen. Exzentrische Chromosomenfragmente können auch entstehen, wenn Defekte in Genen, die mit der homologen Rekombinationsreparatur zusammenhängen (z. B. ATM, BRCA1, BRCA2 und RAD51), zu einer Störung des fehlerfreien homologen rekombinativen DNA-Reparaturwegs führen und die Zelle veranlassen, auf den fehleranfälligen NHEJ-Reparaturweg zurückzugreifen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Reparatur von DNA-Brüchen, der Bildung dizentrischer Chromosomen und azentrischer Chromosomenfragmente steigt. Wenn Enzyme im NHEJ-Reparaturweg ebenfalls defekt sind, werden DNA-Brüche möglicherweise überhaupt nicht repariert. Darüber hinaus kann die gleichzeitige Exzisionsreparatur von beschädigten oder ungeeigneten Basen, die in die DNA eingebaut sind und sich in der Nähe und auf entgegengesetzten komplementären DNA-Strängen befinden, zu DNA-Doppelstrangbrüchen und zur Bildung von Mikronuklei führen, insbesondere wenn der Schritt des Lückenfüllens des Reparaturwegs nicht abgeschlossen ist.
Mikrokerne können sich auch aus fragmentierten Chromosomen bilden, wenn während der Telophase nukleoplasmatische Brücken (NPB) gebildet, gedehnt und gebrochen werden.
Mikrokerne können sich auch aus einer Chromosomenfehlverteilung während der Anaphase ergeben. Hypomethylierung von Cytosin in zentromerischen und perizentromerischen Bereichen und Wiederholungen höherer Ordnung von Satelliten-DNA in zentromerischer DNA können zu solchen Chromosomenverlusten führen. Die klassische Satelliten-DNA ist normalerweise an den Cytosinresten stark methyliert, kann aber aufgrund des ICF-Syndroms (Immunodeficiency, centromere instability, and facial anomalies syndrome) oder nach Behandlung mit DNA-Methyltransferase-Inhibitoren fast vollständig unmethyliert werden. Da die Methylierung von Cytosin- und Histonproteinen den Zusammenbau der Kinetochorproteine an den Zentromeren beeinflusst, kann eine Verringerung der Integrität des Heterochromatins infolge einer Hypomethylierung die Befestigung der Mikrotubuli an den Chromosomen und die Wahrnehmung der Spannung durch korrekte Mikrotubuli-Kinetochor-Verbindungen beeinträchtigen. Andere mögliche Ursachen für den Chromosomenverlust, die zur Bildung von Mikrokernen führen könnten, sind Defekte in den Kinetochor- und Mikrotubuli-Interaktionen, Defekte im Aufbau der mitotischen Spindel, Defekte an den Mitose-Kontrollpunkten, abnormale Zentrosomen-Amplifikation und Telomerendfusionen, die zu dizentrischen Chromosomen führen, die sich während der Anaphase von der Spindel lösen. Mikronuklei, die durch Chromosomenverluste entstehen, und azentrische Chromosomenfragmente können mit pancentromerischen DNA-Sonden unterschieden werden.