脑血栓形成最常见的原因,第一是动脉硬化,这是脑血栓形成最基本的病因,特别是动脉粥样硬化常伴高血压病,两者互为因果,糖尿病和高脂血症也可加速动脉粥样硬化的进程,动脉粥样硬化斑块导致了管腔的狭窄或者是血栓形成。这种粥样硬化斑块以动脉分叉处多见。
第二个是动脉炎,如结缔组织病、抗磷脂抗体综合征及细菌、病毒、螺旋体感染均可导致动脉炎症,使管腔狭窄或闭塞。其他少见的原因,包括药源性如可卡因、安非他明,血液系统的疾病,如红细胞增多症,血小板增多症,血栓栓塞性血小板减少性紫癜,弥漫性血管内凝血。蛋白C和蛋白S异常,脑淀粉样血管病,烟雾病,肌纤维发育不良和颅内外夹层动脉瘤。此外,还有极少数不明原因者。