遗传毒性的机制可分为直接和间接两种。直接遗传毒性是由于纳米粒子与DNA之间的物理相互作用，例如影响DNA碱基之间的堆积力，影响磷酸化，引起加合物形成或改变基因表达/调控。间接遗传毒性可能是由于纳米颗粒与线粒体和细胞膜相互作用导致DNA修复功能下降或活性氧(ROS)产生增加，从而导致抗氧化剂的消耗和基因表达的改变。