引起脑血栓最常见的病因为动脉粥样硬化。它主要是在高血压及动脉粥样硬化基础上，脑动脉血管壁增厚，管腔狭窄;管壁内膜粗糙不平，血小板易于粘附及聚集，甚至发生凝血;或血液粘度增高，血流速度减慢等。当狭窄的脑血管发生完全堵塞，便导致局部脑组织缺血、软化、坏死等病理改变，从而产生偏瘫、失语、感觉障碍等一系列神经功能障碍的症状，称为脑血栓。
糖尿病，高血脂症和高血压等可加速脑动脉粥样硬化的发展。脑血栓形成的好发部位为颈总动脉，颈内动脉、基底动脉下段、椎动脉上段，椎一基底动脉交界处，大脑中动脉主干，大脑后动脉和大脑前动脉等。其它病因有非特异动脉炎、钩端螺旋体病、动脉瘤、胶原性病、真性红细胞增多症和头颈部外伤等
