Ahogy más impulzuskontroll-zavarok esetében, a kleptomániánál is feltételezhetők biológiai mechanizmusok a betegség kialakulása hátterében. Ezekre többek között azok a vizsgálatok utalnak, amelyek kleptomániás személyek elsőfokú rokonainak körében nézték meg különböző mentális zavarok előfordulását. A rokonok körében leginkább a hangulatzavarok és a pszichoaktívszer-használattal (különösen az alkoholfogyasztással) kapcsolatos zavarok gyakoriak (Dannon és mtsai, 2002; Grant, 2003; Grant és Kim, 2002b; McElroy, Pope és mtsai, 1991; Wiedemann, 1998), de szorongásos zavarokról és kleptománia előfordulásáról is gyakrabban számolnak be ezek a személyek, mint a normál populáció (Dannon és mtsai, 2002; Grant és Kim, 2002b; McElroy, Pope és mtsai, 1991; Presta és mtsai, 2002). Grant és Kim (2002c) vizsgálatából kiderült, hogy a kleptománia szoros kapcsolatot mutat az újdonságkereséssel (azon belül is az impulzivitással, a féktelenséggel és az izgatottsággal), az ártalomkerüléssel és a jutalomfüggőséggel. Sarasalo, Bergman és Toth (1996) pedig azt találta, hogy a kleptomániások impulzívabbak, mint más pszichiátriai betegek, illetve mint az alkoholisták, emellett pedig szenzoros élménykeresésben is magasabb értéket szereznek, mint az egyéb mentális zavarokban szenvedő személyek. Ezek mind olyan pszichológiai tényezők, amelyeknek jól ismertek a biológiai háttérmechanizmusai: főként a dopamin-, a szerotonin- és az opioidháztartás szempontjából érintettek (Potenza és Hollander, 2002). A szerotonin- és az opioidrendszer lehetséges szerepét egyébként farmakoterápiás eredmények is alátámasztják (lásd következő alfejezet). A biológiai faktorok szerepéhez kapcsolhatjuk még továbbá azokat az eredményeket is, amelyek a női kleptomániások lopási viselkedésének menstruációs ciklussal való variabilitását mutatják. Az eredmények szerint ugyanis premenstruális és menstruáció alatti időszakokban, továbbá a menopauza idején megemelkedik a lopásos epizódok száma ezen betegek körében (Gibbens és Prince, 1962; Gillen, 1976; Gudjonsson, 1987).