孤独症谱系障碍与焦虑相联系的机制并不清楚。既往脑影像学研究报道，焦虑障碍患者杏仁核活动过度，而孤独症谱系障碍患者杏仁核活动减退。最近，有研究探讨孤独症谱系障碍合并焦虑患者的脑影像变化。该研究对81例年轻孤独症谱系障碍患者和67例非孤独症对照者进行了面孔识别范式的功能磁共振扫描；面孔识别有助于诱发杏仁核较强的激活。仅伴有轻度焦虑的孤独症谱系障碍者（28例）杏仁核的激活度较对照组降低。在孤独症谱系障碍组，焦虑症状与杏仁核激活程度呈正相关。相反，孤独症的核心症状（包括社交缺陷）与杏仁核的激活呈负相关。结果提示，孤独症谱系障碍杏仁核的低激活会被共患焦虑所掩盖。杏仁核的活动度是情绪与社交过程信号的混合。神经生物学研究发现，孤独症易感基因敲除的小鼠出现孤独症样表现和焦虑症状。孤独症谱系患者中发现AUTS2基因（Autism susceptibility candidate 2 gene )的突变。Auts2敲除小鼠发育中的大脑皮层出现神经元迁移和神经突生长的损害；这是Rac1信号通路失活所导致，提示AUTS2基因在神经发育中起重要作用。Auts2杂合缺失小鼠表现出低水平的焦虑样行为、探索行为下降、以及新物体识别能力的损害。此外，MECP2基因在转录调控及微小RNA（microRNA）调控过程中起重要作用。Rett综合征患者均有孤独症样表现，90%患者MECP2基因存在突变。基因组上包含MECP2片段的重复导致MECP2重复综合征，该综合征具有孤独症谱系障碍的核心症状。利用慢病毒构建的MECP2转基因猴在脑内表达人源的MeCP2蛋白，表现出孤独症样行为、较高频率的重复转圈行为、应激反应增加。
孤独症谱系障碍患者还会共患情感障碍（mood disorder），尽管孤独症患者缺乏丰富的语言来表达他们的感受、描述情绪的变化。甚至有语言的孤独症谱系障碍患者也在讲述自己的症状时存在困难，因为他们在社会情感交流方面存在缺陷。孤独症谱系患病率和共病研究提示，约7%的孤独症谱系障碍患者合并双相情感障碍。双相情感障碍的特征是反复出现的躁狂和抑郁发作。
此外，孤独症谱系障碍患者在青春期常常出现情绪障碍，患者在青春期变得与以往不同，情绪变得不易控制、有时出现情绪失控、情绪爆发（发脾气、冲动毁物等）、或兴奋激越。如患者既往情绪基本稳定，在青春期出现上述情绪的反应，应考虑情绪障碍与青春期有关。如情绪难以控制，干扰正常的生活，可适量应用控制情绪的抗精神病药物，如利培酮和阿立哌唑等。药物剂量依据患者反应适度调整到治疗剂量。服用抗精神病药物少数患者也会出现副作用，最明显的药物副作用如困倦、锥体外系副作用、少数患者出现肝功能异常。上述药物不良反应一般都较轻微，可进行相应的处理来缓解和消除药物副作用。如困倦明显的患者建议晚上服用抗精神病药物，这样也可以改善睡眠而白天不至于过于困倦。锥体外系副作用包括身体四肢或颈部轻微的僵直、或者双手轻微的震颤，可以就诊精神疾病专科医院给予相应的拮抗副作用的药物。多数患者服药后无明显药物副作用，个别肝功能异常者一般根据肝功异常情况，如肝功异常为轻度，原有抗精神病药物可不减量，在此基础上加服保肝药物；肝功严重异常，才可能减少抗精神病药物，建议及时就诊正规医院（精神专科医院）进行诊治。青春期后，情绪好转平稳后可逐渐减量甚至停药。但减药和停药过程不可过快，否则也会引起症状的波动。
另外一些孤独症患者的情绪问题可能是因为不恰当地服用药物所致，如有些家长为减少孤独症患者的刻板动作，给予治疗强迫症的药物，如选择性5-羟色胺再摄取抑制剂。此类药物可能会造成患者的兴奋、激越。因此，孤独症谱系障碍患者出现情绪问题建议家长不要擅自给药，一定要就诊精神专科医院，由精神科医生根据病情给予相应的药物；以避免出现药源性的情绪障碍。故并非孤独症谱系障碍患者出现情绪问题时都需要给予药物治疗。当患者出现情绪障碍时建议及时就诊，有些情绪障碍需要给予相应的药物，而有些情绪问题可能通过行为矫正治疗即可减少和避免。具体问题应该具体分析，并给予个体化的相应处理。
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