腦血栓的發病主要是以動脈硬化造成的。血栓多形成在血管內膜病變,血流改變,血小板和凝血因子質量的改變時發生。血管內膜病變以動脈硬化最為多見。血栓可由紅細胞,白細胞,血小板和纖維蛋白組成。以紅細胞和白細胞成分最為多。
動脈硬化管腔狹窄處和內膜病變時,內膜的關閉會出現粗糙而產生急性的血液凝集造成的血栓。這種動脈粥樣硬化造成的腦血栓情況可發生在腦部的任何部位。以腦白質和基底核也就是大腦深處最為多見。腦血栓的另一個原因是以栓塞為主。栓塞的臨床和病理表現較為復雜。栓塞種類是脫落的血栓脂肪和氣體。栓塞的后果決定于栓塞的部位和腦部的一些血液供應情況。