儿童脑癌病因未完全明确，可能与遗传因素（如神经纤维瘤病1型、李-佛美尼综合征相关基因突变）、胚胎发育异常（胚胎期细胞异常分化致脑癌）、环境因素（孕妇孕期高剂量电离辐射、儿童期头部放疗及长期接触某些化学物质）相关，预防可尽量避免孕妇孕期不必要辐射、儿童不必要头部辐射，家族有遗传性肿瘤综合征病史者建议遗传咨询和基因检测。
遗传因素
某些遗传性综合征与儿童脑癌的发生密切相关。例如，神经纤维瘤病1型（NF1）患者发生视神经胶质瘤、星形细胞瘤等脑肿瘤的风险显著增加。NF1是一种常染色体显性遗传病，由NF1基因的突变引起，该基因编码的神经纤维蛋白参与细胞的生长、分化和信号传导等过程，基因的突变会导致其功能异常，从而增加脑肿瘤发生的易感性。
李-佛美尼综合征（Li-Fraumenisyndrome）也与儿童脑癌有关，该综合征是由TP53基因的突变引起，TP53基因是重要的肿瘤抑制基因，其突变会使机体对肿瘤的监控和抑制能力下降，儿童患脑癌等多种肿瘤的风险升高。
胚胎发育异常
在胚胎发育过程中，如果出现细胞的异常分化等情况可能导致脑癌的发生。在胎儿时期，脑部的某些细胞没有按照正常的发育程序进行分化和增殖，而是异常增殖形成肿瘤。例如，一些原始神经外胚层肿瘤可能与胚胎发育过程中神经组织的异常分化有关，在胚胎早期神经组织分化阶段出现偏差，使得一些未成熟的细胞持续增殖，最终发展为脑癌。
环境因素
辐射暴露：孕妇在怀孕期间接受过高剂量的电离辐射，可能会增加胎儿出生后患脑癌的风险。例如，在母亲孕期因医疗原因进行腹部放疗等情况，胎儿受到辐射影响，可能导致其脑部细胞的DNA损伤，引发基因突变，从而增加脑癌发生的可能性。儿童时期如果因某些疾病接受过头部放疗，也会显著提高患脑癌的风险，辐射会破坏脑部细胞的正常结构和功能，干扰细胞的正常分裂和调控机制，导致肿瘤细胞的形成。
化学物质接触：长期接触某些化学物质也可能与儿童脑癌有关。例如，长期接触染发剂中的某些化学物质、工业污染中的某些有害化学物质等。虽然具体的致病机制还不完全清楚，但研究发现这些化学物质可能会影响脑部细胞的遗传物质，导致细胞的恶性转化。不过，目前这类因素导致儿童脑癌的具体关联还需要更多的研究来进一步明确。
对于儿童脑癌的预防，目前还没有非常确切的措施，但尽量避免孕妇孕期不必要的辐射暴露，儿童避免不必要的头部辐射等可能有助于降低风险。如果家族中有遗传性肿瘤综合征的病史，建议进行遗传咨询和基因检测，以便早期发现和采取相应的监测措施。
