الاضطراب ثنائي القطب هو اضطراب عاطفي يظهر بفترات من الحالة المزاجية العالية، والاكتئاب، والسبب والآلية وراء الاضطراب ثنائي القطب مجهولان، وما زالت الدراسات حول أسبابها البيولوجية قائمة. بالرغم من عدم وجود جين مفرد يسبب هذا الاضطراب، ارتبط عدد من الجينات بزيادة خطر الإصابة به، وقد تلعب التفاعلات بين الجينات والبيئة دورًا في تأهّب الفرد لتطوير اضطراب ثنائي القطب. لوحظ عبر إجراء التصوير العصبي، والدراسات بعد الوفاة وجود شذوذات في مناطق مختلفة من الدماغ، وكانت أشيع المناطق المُصابة هي المنطقة البطنية من القشرة الدماغية أمام الجبهية، واللوزة الدماغية. يقترح عدد من الأدلة وجود خلل في النقل العصبي، والإشارات داخل الخلوية، والوظائف الخلوية عند مرضى الاضطراب ثنائي القطب.
تتأثر الدراسات المُجراة على الاضطراب ثنائي القطب (بشكل خاص دراسات التصوير العصبي) بالتأثيرات المُربكة؛ كتأثير الأدوية، والمراضة المشتركة، وصغر حجم العينة، والتي ستؤدي في النهاية إلى نتائج ضعيفة، وعدم تجانس كبير.