Nguyên nhân gây bệnh là virus sởi. Đây là một loại virus ARN thuộc chi Morbilivirus nằm trong họ Paramyxoviridae. Hiện nay người ta chỉ phát hiện một týp huyết thanh virus sởi. Trong giai đoạn tiền triệu và một thời gian ngắn sau khi phát ban, virus sởi có thể được tìm thấy trong dịch tiết mũi hầu, máu và nước tiểu. Virus có thể hoạt động sau khi để 34 giờ ở nhiệt độ phòng.
Sởi là một bệnh cực kỳ dễ lây lan: trong gia đình nếu có một người bị bệnh thì có đến 90% những người chưa có miễn dịch sẽ bị nhiễm bệnh. Người bệnh phát tán virus mạnh nhất là vào giai đoạn tiền triệu (giai đoạn xuất tiết) thông qua các hạt nhỏ bắn ra khi ho, khi nói chuyện hoặc khi tiếp xúc. Điều đáng nói ở đây là giai đoạn lây lan mạnh này xuất hiện vào lúc khi bệnh chưa được chẩn đoán, do đó, dĩ nhiên cũng không có biện pháp phòng ngừa. Trẻ sơ sinh được mẹ truyền cáckháng thể miễn dịch thông qua nhau thai. Lượng kháng thể có thể tồn tại từ 4 đến 6 tháng, do vậy trẻ ít khi mắc bệnh trong giai đoạn này. Tuy vậy, một số bằng chứng cho thấy kháng thể từ mẹ có thể bảo vệ trẻ đến tháng thứ 9 sau khi sinh. Đây là lý do tiêm chủng ngừa sởi thường được thực hiện trước 12 tháng.