L’estrema variabilità clinica è dovuta anche alla notevole eterogeneità genetica. L’OI può essere ereditata come disturbo dominante, recessivo o legato all’X. Dominanti sono le forme dovute ad alterazioni dei geni COL1A1 e COL1A2, e la tipo V (gene IFITM5), recessive le altre forme legate ai geni i cui prodotti sono coinvolti nei processi che avvengono successivamente alla sintesi delle catene del collagene di tipo I, con l’eccezione di una forma molto rara (gene MBTPS2: OI Tipo XIX), a trasmissione recessiva legata all’X.
I bambini ereditano due coppie di ogni gene, una da ciascun genitore.
Nelle forme di OI causate da una mutazione dominante, è sufficiente che solo una delle coppie presenti la mutazione affinché il bambino abbia l’OI. Nella maggior parte dei casi, il gene viene ereditato da un genitore affetto da OI o risulta da una nuova mutazione spontanea verificatasi al momento del concepimento. In casi molto rari, una OI dominante può verificarsi per il cosiddetto “mosaicismo germinale” cioè quando la mutazione avviene in una certa percentuale nelle cellule germinali di uno dei due genitori (che comunque non presenta alcun sintomo). Una persona che ha una OI dominante ha una probabilità del 50% di trasmettere il disturbo a ciascuno dei suoi figli. Il bambino, se affetto, avrà la stessa mutazione, e quindi la stessa forma genetica di OI, del genitore. Tuttavia il fenotipo, cioè il modo in cui si manifesta la patologia (il grado di gravità o il numero di fratture) può essere leggermente diverso.
I fratelli non affetti di un bambino con OI dominante non hanno un rischio maggiore, rispetto a chiunque altro nella popolazione generale, di avere figli con OI. Nelle forme dominanti infatti chi ha la malattia può anche trasmettterla ai figli, chi non presenta i segni della malattia non la può neanche trasmettere.
Nelle forme recessive (come quelle non interessanti i geni COL1A1 e COL1A2) la mutazione genetica deve provenire da entrambi i genitori. In questa situazione, i genitori non hanno OI, ma entrambi sono portatori della mutazione nei loro geni ed entrambi devono trasmettere la copia alterata del gene per avere un figlio affetto, situazione che si verificherà in circa il 25% delle gravidanze.