Zur Entstehung der Störung gibt es verschieden Erklärungsansätze. Diskutiert wird vor allem die Frage, ob ADHS eine Reifungsstörung oder ein funktionelles Inhibitionsdefizit im motorischen System ist. Einigkeit besteht darüber, dass bei den Erkrankten die Funktionen des Dopamin- und oder/Noradrenalinstoffwechsels gestört sind. Ein Eckstein des üblichen Behandlungskonzeptes ist die medikamentöse Therapie mit Methylphenidat (Ritalin). Dieser Ansatz stellt nach einhelliger Meinung der Fachgesellschaften den effektivesten Baustein in der multimodalen Betreuung der ADHS-Patienten dar.
Die neurologischen Besonderheiten der ADHS werden durch zahlreiche Studien aufgezeigt. Ein Teil der Basalganglien, die zum Großhirn gehören, der präfrontale Cortex sowie das Cerebellum und weitere Hirnregionen, die funktionell mit der Aufmerksamkeitsleistung in Zusammenhang stehen, weisen deutliche Abweichungen vom normalen Entwicklungszustand auf. Insbesondere scheinen die frontalen Hirnzentren betroffen zu sein. Dass sich in EEG-Untersuchungen überdurchschnittlich hohe Werte für langsame Hirnstromwellen zeigen, wird als Hinweis auf eine mangelhafte Entwicklung des Stirnlappens gedeutet. Genetische Analysen ergeben untypische Befunde in Genen, die mit dem Transport und der Aufnahme von Dopamin assoziiert sind. Diese Forschungsergebnisse sind Argumente für die These, dass ADHS neurobiologische Ursachen hat.
In den Leitlinien der internationalen ADHS-Fachgesellschaften stellt die Behandlung mit aufmerksamkeitssteigernden Pharmazeutika, allen voran Methylphenidat, die effektivste Komponente im therapeutischen Gesamtkonzept dar. Ergänzend zur Pharmakotherapie beinhalten die Richtlinien die Beratung der Eltern, Verhaltenstraining sowie psychologische Systemberatung zur Alltagsbewältigung. Bei gleichzeitig auftretenden emotionalen oder sozialen Störungen kann zusätzlich eine Psychotherapie in Betracht gezogen werden. Manche Experten schlagen zudem Ergotherapie und psychomotorische Therapiemaßnahmen vor oder bringen alternative biologische Behandlungsansätze ins Gespräch, können jedoch bisher, trotz ermutigender erster Forschungsergebnisse, noch keine belastbaren Wirksamkeitsnachweise erbringen.
In Deutschland ist Methylphenidat der am häufigsten verschriebene Arzneistoff in der pharmakotherapeutischen Behandlung der ADHS. Metaanalysen belegen eine positive Wirksamkeit bei 70 bis 80 Prozent der Behandelten. Die Erfolge betreffen nicht nur die verbesserte Aufmerksamkeit, sondern wurden auch durch Methoden der funktionellen Bildgebung nachgewiesen. Methylphenidat hemmt die Wiederaufnahme von Serotonin, was sich vor allem in jenen Bereichen des zentralen Nervensystems auswirkt, die für die Aufmerksamkeitsleistung von Bedeutung sind. Die Synthese neuartiger Medikamente mit verzögerter Wirkstofffreisetzung hat die Anwendungsmöglichkeiten in den letzten Jahren erweitert. Aktuelle Forschungen geben Grund zur Hoffnung, dass bald ADHS-Pharmaka auf den Markt gebracht werden können, die ohne Sucht- und Missbrauchspotenzial den gleichen therapeutischen Effekt haben wie gegenwärtige Methylphenidat-Varianten.