A mikronukleuszok elsősorban olyan akcentrikus kromoszómatöredékekből vagy lemaradt egész kromoszómákból keletkeznek, amelyek nem kerülnek be a mitózisban keletkező leánymagokba, mert az anafázisban a kromoszómák szegregációja során nem kapcsolódnak megfelelően az orsóhoz. Ezeket a teljes kromoszómákat vagy kromatidatöredékeket végül magmembrán veszi körül, és szerkezetileg hasonlóak a hagyományos sejtmagokhoz, bár kisebb méretűek. Ezt a kis méretű sejtmagot mikronukleusznak nevezik. A mikronukleuszok kialakulása csak a sejtmagosztódáson áteső sejtekben figyelhető meg, és jól látható, ha citokalazin B-vel blokkoljuk a citokinézist, hogy kétmagvú sejteket hozzunk létre.
A centrikus kromoszómafragmentumok többféle módon keletkezhetnek. Az egyik mód, hogy a DNS kettősszál-törések meghibásodása szimmetrikus vagy aszimmetrikus kromatid- és kromoszómacserékhez, valamint kromatid- és kromoszómafragmentumokhoz vezethet. Ha a DNS-károsodás meghaladja a sejt javítóképességét, a javítatlan kettősszálú DNS-törések is eredményezhetnek akcentrikus kromoszómafragmentumokat. Egy másik módja az excentrikus kromoszómafragmentumok kialakulásának az, amikor a homológ rekombinációs javítással kapcsolatos gének (pl.: ATM, BRCA1, BRCA2 és RAD51) hibái a hibamentes homológ rekombinációs DNS-javító útvonal diszfunkcióját eredményezik, és a sejtet a hibás, nem-homológ végillesztéses (NHEJ) javítási útvonalra kényszerítik, ami növeli a DNS-törések hibás javításának valószínűségét, a dicentrikus kromoszómák és az akcentrikus kromoszómafragmentumok kialakulását. Ha az NHEJ javítási útvonal enzimei is hibásak, előfordulhat, hogy a DNS-törések egyáltalán nem javulnak. Ezenkívül a DNS-be épített, egymáshoz közeli és ellentétes komplementer DNS-szálakon lévő sérült vagy nem megfelelő bázisok egyidejű kimetszéses javítása DNS kettősszálú törésekhez és mikronukleuszok kialakulásához vezethet, különösen, ha a javítási útvonal hézagkitöltő lépése nem fejeződik be.
Mikronukleuszok képződhetnek töredezett kromoszómákból is, amikor a telofázis során nukleoplazmatikus hidak (NPB) képződnek, megnyúlnak és elszakadnak.
Mikronukleuszok képződését eredményezheti az anafázis során történő kromoszóma malsegregáció is. A citozin hipometilációja a centromerikus és pericentromerikus területeken és a szatellita DNS magasabb rendű ismétlődései a centromerikus DNS-ben ilyen kromoszómavesztési eseményeket eredményezhetnek. A klasszikus szatellit DNS általában erősen metilált a citozin-maradványoknál, de az ICF-szindróma (Immundeficiencia, centromer-instabilitás és arc anomáliák szindróma) vagy a DNS-metiltranszferáz-inhibitorokkal történő kezelés után szinte teljesen metilálatlanná válhat. Mivel a kinetokór-fehérjék centromereken történő összeszerelődését a citozin és a hisztonfehérjék metilációja befolyásolja, a heterokromatin integritásának hipometiláció következtében bekövetkező csökkenése zavarhatja a mikrotubulusok kromoszómákhoz való rögzülését és a megfelelő mikrotubulus-kinetokór kapcsolatból származó feszültség érzékelését. A kromoszómavesztés egyéb lehetséges okai, amelyek mikronukleuszok kialakulásához vezethetnek, a kinetochor és mikrotubulus kölcsönhatások hibái, a mitotikus orsó összeszerelésének hibái, a mitózis ellenőrzőpontjának hibái, a centroszóma abnormális amplifikációja és a telomervégek fúziója, amelyek dicentrikus kromoszómákat eredményeznek, amelyek az anafázis során leválnak az orsóról. A kromoszómavesztési eseményekből származó mikronukleuszok és az akcentrikus kromoszómafragmentumok pancentromerikus DNS-szondák segítségével különböztethetők meg.