最常见的病因为动脉粥样硬化，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。
