A integridade do sistema nervoso, bem como os aspectos orgânicos são pré-requisitos para uma fala fluente. De acordo com a literatura, o sintoma mais óbvio e primário da gagueira é a falha intermitente do sistema nervoso na geração de sinais que comandam apropriadamente os músculos daquelas atividades que devem ser controladas dinamicamente para a fala fluente ser produzida. Neste sentido, danos cerebrais precoces, traumas ou doenças no nascimento podem colaborar para a manifestação da gagueira. Mesmo com essa perspectiva predominantemente neurolinguística, a influência dos outros fatores continua sendo aceita; assim, a ideia da multicausalidade para a gagueira de desenvolvimento permanece válida.

Há dificuldade, em alguns casos, para diferenciar crianças que irão se recuperar espontaneamente daquelas que irão desenvolver gagueira crônica; por isso são necessárias as informações sobre os fatores de risco para a cronicidade da gagueira. Dentre esses fatores, estão o gênero, a idade, o tipo de surgimento da gagueira, o tempo de duração e a tipologia das disfluências, os fatores estressantes físicos ou o histórico mórbido pré, peri e pós-natal, o histórico familial, os fatores estressantes emocionais que ocorreram próximo ao surgimento do distúrbio, bem como os fatores comunicativos e qualitativos associados. Considerando a idade, as disfluências frequentemente aparecem nos anos pré-escolares, com uma idade média do surgimento de trinta meses.

Sabe-se que frequentemente as disfluências que ocorrem dentro da palavra são consideradas disfluências gagas, como bloqueios, hesitações, interjeições e revisões. As disfluências mais comumente encontradas na gagueira são repetições de sons ou sílabas e posição articulatória fixa, resultando em bloqueios ou prolongamentos de sons. As disfluências comuns frequentemente são caracterizadas por prolongamentos, repetições de sons, ou de parte de palavras. As repetições podem ser tanto comuns ou gagas dependendo da unidade que foi repetida; quando a unidade for pequena, como uma palavra monossilábica, parte da palavra ou som, é considerada como disfluência comum. Repetições de unidades grandes como palavras inteiras não monossilábicas, parte do enunciado ou de frases são consideradas como disfluências gagas.

Processos de maturação fisiológicos e neuroanatômicos provavelmente estão relacionados com o surgimento da gagueira desenvolvimental em crianças pré-escolares, a qual parece estar intimamente vinculada às habilidades metalinguísticas. Estudos de imagem cerebral indicam que a gagueira possivelmente tem sua origem nos múltiplos centros cerebrais de linguagem, ainda que se aceite que haja também dificuldades no controle motor da fala. O surgimento persistente da gagueira e um tempo maior que doze meses de duração das disfluências são indicativos de um distúrbio crônico. A recuperação espontânea da gagueira ocorre principalmente nos primeiros anos de vida, sendo que muitas crianças se recuperam durante os doze meses após o início das disfluências. Portanto, quanto mais nova a criança e quanto menor o tempo de duração das disfluências, maior a possibilidade de ocorrer a recuperação espontânea da gagueira.