本病是动脉粥样硬化所致，对冠状动脉粥样硬化来说，最重要的易患因素是高龄、男性、高脂血症、高血压、吸烟和糖尿病。冠状动脉之所以易于发生粥样硬化，可能是：
①该动脉内膜和部分中膜的血供由管腔直接供给，血中的氧和营养物质直接透入内膜和中膜，因而脂质亦易于透入。
②该动脉与主动脉的交角几乎呈直角，其近端及主要分支的近端受到的血流冲击力大，因而易受损伤。
近年来还发现血小板功能和本病发病密切相关。本病病人血小板功能多数亢进，对各种致聚因素敏感，生存时间缩短，循环血液中血小板聚集率增加，发生释放反应，释出β血小板球蛋白、血小板因子Ⅳ、血小板源生长因子、二磷酸腺苷、5-羟色胺、儿茶酚胺、凝血激酶、组胺、血栓烷A2等。这些物质使更多血小板聚集，形成血栓；增加冠状动脉的通透性；使冠状血管痉挛，损伤血管壁；促使血管壁平滑肌细胞增生从而导致冠状动脉粥样硬化。
冠状动脉有左右、两支，开口分别在左、右主动脉窦。左冠状动脉有1～3cm长的总干，然后分为前降支和回旋支。前降支供血给左心室前壁中下部、心室间隔的前2/3及心尖瓣前外乳头肌和左心房；回旋支供血给左心房、左心室前臂上部、左心室外侧壁及心脏膈面的左半部或全部和二尖瓣后内乳头肌。右冠状动脉供血给右心室、心室间隔的后1/3和心脏膈面的右侧或全部。这三支冠状动脉之间有许多小分支互相吻合，连同左冠状动脉的主干，合称为冠状动脉的四支。
粥样硬化可累及四支中的一、二或三支，亦可四支冠状动脉同时受累。其中以左前降支受累最为多见，病变也最重，然后依次为右冠状动脉，左回旋支和左冠状动脉主干。病变在血管近端较远端得，主支病变较边缘分支重。粥样斑块多分布在血管分支的开口处，且常偏于血管的一侧，呈新月形，其足以逐渐引起管腔狭窄或闭塞的病理解变化已在"动脉粥样硬化"中阐述。
冠状动脉粥样硬化发展到一定程度，将影响心肌的供血。心肌的需血和冠状动脉的供血是矛盾对立统一的两个方面。在正常情况下，通过神经和体液的调节，两者保持着动态的平衡当血管腔轻度狭窄时，心肌的血供未受影响，病人无症状，各种心脏负荷试验也未显示出心肌缺血的表现，故虽有冠状动脉粥样硬化，还不能认为已有冠心病。当血管腔重度狭窄时，其对心肌血供的能力大减，心肌发生缺血，是为冠心病。冠状动脉供血不足范围的大小，取决于病变动脉支的大小和多少，其程度取决于管腔狭窄程度及病变发展速度。发展缓慢者，细小动脉吻合支由于代偿性的血流量增大而逐渐增粗，增进了侧支循环，改善心肌血供，此时即使动脉病变为较严重，心肌损伤也不重；发展较快者，管腔迅速堵塞，心肌出现损伤、坏死；心肌长期血供不足，引起心肌萎缩、变性、纤维组织增生，心脏扩大。
此外，粥样硬化斑块的出血或破裂，粥样硬化的冠状动脉发生痉挛或病变动脉内血栓形成，均可使动脉腔迅速严重地狭窄或堵塞，引起心肌急性缺血或坏死。
