Alterações genéticas, principalmente em genes de componentes da cascata de coagulação do sangue, são identificadas em um grande número de pacientes com tromboembolismo venoso (TEV). Tal observação resultou na introdução do conceito de trombofilia para definir uma predisposição aumentada, usualmente genética, para a ocorrência de TEV. Uma delas é a mutação G1691A no gene do Fator V (Fator V de Leiden) que está presente em 20 a 50% dos casos de TEV. Quando esta mutação está presente em apenas uma cópia do gene, há um aumento de risco de 3 a 8 vezes de TEV, e de 50 a 80 vezes quando ela está presente nas duas cópias do gene. A mutação torna o fator V, componente da cascata da coagulação, parcialmente resistente a degradação proteolítica pela proteína C ativada, resultando na persistência da sua atividade pró-coagulante. 
Outro mecanismo de hipercoagulabilidade está associado a mutação G20210A na extremidade 3´ não traduzida no gene do fator II da coagulação (protrombina). A mutação está associada a formação aumentada de trombina e risco aumentado TEV. A mutação é encontrada em 1 a 3% de indivíduos da população geral e em 6 a 18% dos pacientes com TEV e, em heterozigose, está associada a um aumento de duas a cinco vezes no risco de TEV.
Há também a associação entre níveis elevados de homocisteína e doença vascular arterial (risco relativo de 2 a 6), assim como entre hiper-homocisteinemia e trombose venosa (risco relativo de 2 a 4). As causas da hiper-homocisteinemia podem ser tanto adquiridas como hereditárias. Entre as causas hereditárias, encontramos a deficiência funcional da cistationina beta sintetase (CBS) e a variante termolábil da metilenotetrahidrofolato redutase (MTHFR), enzimas que participam do metabolismo da homocisteína. As mutações C677T e A1298C no gene da MTHFR, determinam a produção de uma enzima com maior termolabilidade e estão associadas, em homozigose ou heterozigose composta, a níveis elevados de homocisteína. 
O polimorfismo 4G/5G do gene do PAI-1, consiste numa inserção ou deleção de uma guanosina, que afeta a transcrição deste gene e, portanto, está relacionado com a concentração plasmática do PAI-1. Homozigotos para o alelo 4G tem concentrações 25% maiores de PAI-1 que indivíduos homozigotos para 5G. A presença do alelo 4G está associada com o risco aumentado de eventos tromboembólicos e doenças cardiovasculares, inclusive de 20% para o infarto do miocárdio, uma vez que inibe a fibrinólise e pode exacerbar lesões teciduais, afetando negativamente o prognóstico. Altas concentrações de PAI-1 são encontradas em mulheres com aborto precoce de causa desconhecida, visto que a fibrinólise prejudicada promove a deposição de fibrina na circulação placentária precocemente. 
Em suma, a presença isolada ou em conjunto destes polimorfismos deve ser vista como fator predisponente a trombofilia e deve direcionar o indivíduo portador a medidas de prevenção.