Mikronukleus är främst ett resultat av acentriska kromosomfragment eller eftersläpande hela kromosomer som inte ingår i de dotterkärnor som bildas vid mitos, eftersom de inte lyckas fästa korrekt vid spindeln under kromosomsepareringen i anafas. Dessa hela kromosomer eller kromatidfragment omsluts så småningom av ett kärnmembran och liknar strukturellt sett konventionella kärnor, även om de är mindre i storlek. Denna lilla kärna kallas mikronukleus. Bildandet av mikrokärnor kan endast observeras i celler som genomgår kärndelning och kan tydligt ses genom att använda cytokalasin B för att blockera cytokinesis för att producera en tvåkärnig cell.
Acentriska kromosomfragment kan uppstå på en mängd olika sätt. Ett sätt är att nedbrytning av DNA:s dubbelsträngsbrott kan leda till symmetriska eller asymmetriska kromatid- och kromosombyten samt kromatid- och kromosomfragment. Om DNA-skadan överstiger cellens reparationskapacitet kan icke reparerade dubbelsträngade DNA-brott också leda till acentriska kromosomfragment. Ett annat sätt på vilket excentriska kromosomfragment kan uppstå är när defekter i gener relaterade till homolog rekombinationsreparation (t.ex. ATM, BRCA1, BRCA2 och RAD51) resulterar i en dysfunktionell felfri homolog rekombinations-DNA-reparationsväg och får cellen att tillgripa den felbenägna reparationsvägen NHEJ (non-homologous end-joining), vilket ökar sannolikheten för felaktig reparation av DNA-avbrott, bildande av dicentriska kromosomer och acentriska kromosomfragment. Om enzymerna i NHEJ-reparationsvägen också är defekta kan det hända att DNA-brott inte repareras alls. Dessutom kan samtidig excisionsreparation av skadade eller olämpliga baser som är inkorporerade i DNA och som befinner sig i närheten och på motsatta komplementära DNA-strängar leda till dubbelsträngade DNA-brott och bildning av mikrokärnor, särskilt om reparationsvägens steg för att fylla ut luckor inte fullföljs.
Mikronukleer kan också bildas från fragmenterade kromosomer när nukleoplasmatiska broar (NPB) bildas, sträcks och bryts under telofasen.
Mikronukleebildning kan också vara resultatet av kromosomernas malsegregering under anafasen. Hypometylering av cytosin i centromeriska och pericentromeriska områden och högre ordningens upprepningar av satellit-DNA i centromeriskt DNA kan resultera i sådana kromosomala förlusthändelser. Klassiskt satellit-DNA är normalt kraftigt metylerat vid cytosinrester men kan bli nästan helt ometylerat på grund av ICF-syndromet (Immunodeficiency, centromere instability, and facial anomalies syndrome) eller efter behandling med DNA-metyltransferashämmare. Eftersom monteringen av kinetokoreproteiner vid centromer påverkas av metyleringen av cytosin- och histonproteiner kan en minskning av heterokromatinets integritet till följd av hypometylering störa mikrotubulernas fastsättning på kromosomerna och avkänningen av spänningar från korrekta förbindelser mellan mikrotubuli och kinetokore. Andra möjliga orsaker till kromosomförlust som kan leda till bildning av mikrokärnor är defekter i interaktioner mellan kinetokor och mikrotubuli, defekter i mitotisk spindelmontering, defekter i mitosens kontrollpunkt, onormal centrosomförstärkning och fusioner av telomerändar som resulterar i dicentriska kromosomer som lossnar från spindeln under anafas. Mikronukleier som härrör från kromosomförluster och acentriska kromosomfragment kan särskiljas med hjälp av pancentromeriska DNA-prober.