Khi trẻ đến tuổi dậy thì, vùng dưới đồi trong não bắt đầu tiết hormone GnRH, kích thích tuyến yên giải phóng LH và FSH. Các hormone này thúc đẩy buồng trứng hoặc tinh hoàn sản xuất estrogen và testosterone. Nếu quá trình này xảy ra ở bé gái trước 8 tuổi được xem là dậy thì sớm. Ở tuổi dậy thì, trẻ bắt đầu xuất hiện dấu hiệu trưởng thành gồm tăng trưởng xương nhanh, thay đổi tâm lý, có mùi cơ thể, tuyến vú phát triển và các cơ quan sinh sản dần hoàn thiện.
Nguyên nhân dậy thì sớm khác biệt tùy theo giới tính, lứa tuổi khởi phát. Dậy thì sớm trung ương xảy ra khi trục não - tuyến yên - tuyến sinh dục hoạt động sớm. Nguyên nhân có thể gồm u não, tổn thương hoặc bức xạ tác động đến hệ thần kinh trung ương, các hội chứng di truyền (như McCune-Albright), giãn não thất, suy giáp, tăng sản thượng thận bẩm sinh... Nhiều trường hợp không xác định được nguyên nhân.
