一切细胞、组织、器官和机体的生存与功能维持都必须依赖不断进行的物质代谢过程，这种过程的每一步骤都有由多肽和(或)蛋白组成的相应的酶、受体、载体、膜泵等参与，当编码这类多肽(蛋白)的基因发生突变、不能合成或合成了无活性的产物时，就会导致有关代谢途径不能正常运转，造成具有不同临床表型的各种代谢缺陷病。其病理生理改变大致可以分为3类：
①通过该代谢途径的某些终末产物缺乏，如过氧化酶体病、溶酶体病等，产生的症状多为持续性、进行性的，且与进食等因素无关;
②受累代谢途径的中间和(或)旁路代谢产物大量蓄积，如苯丙酮尿症、甲基丙二酸尿症、同型胱氨酸尿症、枫糖尿症、半乳糖血症等，通常都呈现累积物导致的中毒症状，常见者如呕吐、嗜睡、昏迷、生长发育迟滞、低血糖、高氨血症和酮、酸中毒等，其发病或早或迟，发病前常有无症状期，或症状呈间隙发作;
③由于代谢途径受阻而导致对肝、脑、肌等组织的供能不足，如糖代谢障碍。先天性高乳酸血症、脂肪酸氧化缺陷、线粒体呼吸链功能障碍等，临床常见低血糖、高乳酸血症、肌张力低下、体重不增等表现。
述病理生理变化多数会直接或间接地影响器官，特别是脑的发育和功能，导致残疾，甚或危及生命。这类遗传性疾病在1908年即被Garrod称之为先天性代谢缺陷，都是单基因疾病，绝大多数属常染色体隐性遗传。这类疾病虽然罕见，但通常对机体造成的损害很大，尤其是在早期即累及神经系统，预后甚差。因此，临床医师对此必须提高警惕，致力于早期诊断，减少漏诊、误诊，及早干预以避免伤残发生。确切的诊断不仅对先证患儿的治疗有利，亦有益于遗传咨询、改善人口素质。
先天性代谢缺陷病的诊断必须依靠实验室检查，应根据病史和症状特点由简而繁、由初级至精确、按一定的步骤选择进行。临床应首先根据各种常规生化方法检测结果对先证患儿进行初步诊断;然后进行相关的酶活力检测即可确定诊断，并可用于疾病分型和杂合子的检出。近几十年来，随着生化分析技术的不断发展，各种酶学检测、气相层析、高压液相层析、气-质联用等方法已广泛用于各种体液内的酶类和氨基酸、有机酸、脂类、糖等代谢成分和酶类的分析，为临床提供了精确的诊断依据。运用分子遗传学方法对这类疾病的基因诊断则更有助于遗传咨询和群体遗传学调研工作的开展。
目前对其中少数可以治疗的疾病已广泛进行新生儿期筛查，以便及早确诊和治疗，减少伤残。国内已开展的有先天性甲状腺功能减低症、苯丙酮尿症等的新生儿期筛查和血红蛋白病、有机酸尿症等的高危筛查，并正在逐步扩大筛查范围。