Verschiedene Gene, insbesondere auf dem X-Chromosom, spielen eine entscheidende Rolle bei der ovariellen Funktion. Frauen mit dem Turner-Syndrom (45,X0) oder Deletionen in verschiedenen Bereichen des X-Chromosoms erleiden primäre oder sekundäre Amenorrhoe, was zu POF führen kann. Eine Prämutation im FMR1-Gen (fragiles X-Mentale Retardierung 1) führt bei etwa 20% der Trägerinnen zu POF, vorausgesetzt, es liegt eine väterlich vererbte Prämutation vor. Frauen, die eine Prämutation von ihrer Mutter erben, haben kein erhöhtes POF-Risiko. Vollmutationen im FMR1-Gen sind nicht mit einem erhöhten POF-Risiko verbunden. Abgesehen von X-chromosomalen Aberrationen und Prämutationen im fragilen X-Gen können auch homozygote oder compoundheterozygote Mutationen im FFHR-Gen (Follikel-Stimulierendes-Hormon-Rezeptor) außerhalb der finnischen Bevölkerung sehr selten zu POF führen. Kürzlich wurde auch eine heterozygote Mutation im autosomal kodierten GDF9-Gen und seinem X-chromosomalen Paralog BMP15 als mögliche Ursache für POF identifiziert.