高脂血症与动脉硬化有着密切的联系，是产生动脉硬化的最重要原因。当血液中有一种单核白细胞进入血管壁并变异为粘附着脂肪物质的细胞时，动脉粥样硬化即开始形成。
随着时间的推移，这种附着油脂的细胞大量堆积，造成血管壁内皮组织异常增厚，而每处增厚部位(称为动脉粥样硬化)，充满着如乳酪般成份的油脂性物质，其主要构成为胆固醇，血管平滑肌细胞，及结缔组织细胞。这种硬化斑块可分布于大、中、小动脉血管壁上，但最常发生在动脉的分叉部位。这是由于受血流不断冲击而致。
血脂的增高引起了动脉的硬化，从而成为了脑血管病发生的危险因素。
近年来，有人对喜欢食用大量海洋生物的人进行了研究发现，尽管摄入了大量的脂肪饮食，但动脉硬化的发生率却较低。据此提出，胆固醇并不像人们认为的那样可怕，适当摄入有益无害。在饮食方面，既不能片面限制高脂肪的摄入，也不能过食肥甘厚味，要科学合理地安排饮食。
