도심공동화의 원인에 대해서는 의견이 분분하며, 그중 어느 하나도 체계적으로 검증되지 못하고 있다. 일반적으로 도심 공동화의 요인을 용도복합의 결여, 차량위주의 교통체계에 따른 보행공간의 결핍, 건축물의 시대적 다양성 상실, 상주인구의 감소와 공공화 등 4가지 요인을 지적하고 있다. 우리나라의 경우에도 도심공동화를 촉진하는 요인으로는 도심부 주요 시설의 노후화 및 교외화 현상, 도시정비의 불균형을 강조하는 도시정책 요인론, 일자리 감소를 원인으로 보는 도시경제침체론, 그리고 이러한 요인들이 복합적으로 작용한 결과로 보는 견해 등이 있다. 이외에도 도심의 교통체증에 따른 접근성 제약과 신시가지 및 부도심개발 등의 도시의 외연적 확산과 다심구조화에 따른 영향 등을 들 수 있다. 한편, 또 다른 원인으로 시청사 등 행정기관의 이전정책도 지적할 수 있다. 대전이나 광주시의 경우 기존 도심지에 있던 시청 등이 신시가지로 이전하게 됐고, 이로 인해 옛도심지는 상권의 위축, 대관(臺官) 업무와 관련된 서비스업의 이전 등에 의해 기존 도심지의 쇠퇴가 가속화 되고 있다.
이러한 대도시 도심공동화의 원인을 두 가지 요인으로 나눠서 설명이 가능한데, 첫 번째 원인은 도시가 성장하는 과정에서 불가피하게 발생하게 되는 도시생태학적 과정으로부터 설명되는 부분이다. 즉 대도시화에 따른 도시구조의 변화와 직주분리 현상, 외곽지역의 신주거지 개발에 따른 도심인구의 유출, 도심지역의 고지가에 따른 일부 도심기능의 부도심과 지구중심으로의 이전 등이 여기에 해당된다. 따라서 이러한 과정을 통한 도심공동화는 특정지역이 아닌, 국내ㆍ외의 대부분의 대도시에서 도시발전 과정에서 나타나는 일반적인 현상이며, 이러한 공동화 현상에 어떻게 잘 대처해 나가느냐에 따라 공동화 문제의 정도에 차이가 있을 따름이다. 그러나 도심공동화 현상이 이와 같은 범도시적인 현상인가에 대해서는 논란의 여지가 있다. 도심공동화 현상의 정도는 도시의 역사적 성장과정과 도시체계 등 다양한 부문으로부터의 영향을 받을 수 있기 때문이다.
두 번째의 원인은 도시 특유의 지역적 상황으로부터 설명되는 부분이다. 예컨대 대전시와 청주시의 경우 도시발전과정에서 나타나는 도심공동화 현상에 더해, 정책적으로 신도심을 개발해 주거기능과 함께 행정 및 중심업무기능을 신개발지역에 대거 이전시킴으로써 기존 도심의 공동화를 가속시켰다는 점이다. 즉, 신개발지역에 고밀도 공동주택단지의 집중적인 개발ㆍ공급으로 도심지역에 대한 ‘인구의 공동화’를 유발했으며, 중추관리기능(중앙행정기관, 법원ㆍ검찰청, 시청 등)의 계획적 이전과 관련 중심업무기능의 연계이동으로 ‘업무기능의 공동화’현상까지 초래하게 됐다는 점이다. 수도권지역과 지방간의 불균형적 성장이 장기적으로 국가의 경쟁력을 약화시키듯이, 신ㆍ구도심간 격차의 심화는 도시의 경쟁력과 장기적 발전에 부정적인 효과를 가져올 수 밖에 없다. 특히 기성시가지의 침체와 신ㆍ구도심간의 불균형적인 성장은 토지의 효율적 이용과 도시성장관리라는 측면에서도 매우 중요한 의미를 갖는다.
즉, 기성 시가지의 재정비를 통한 토지자원의 효율적 이용은 도시 외곽지역에 대한 신개발 수요를 줄임으로써 난개발을 방지하고 자원의 재활용을 촉진시켜 도시성장관리정책에 긍정적인 역할을 수행하게 된다. 따라서 도심공동화 문제의 해결을 위한 논의는 지속가능한 개발의 논리와 도시성장관리라는 측면에서도 정당성을 갖게 된다.