多种原因可以引起脑血栓，常见的原因包括脑动脉硬化、心源性的血栓脱落、血管的其他病变。
脑血栓形成的原因最常见的是动脉粥样硬化，当脑血管动脉粥样硬化后，会导致血小板迅速聚集，并在此处形成血栓，从而堵塞血管，其中高龄、高血压、高血脂、高血糖是常见的诱发因素。
当存在心脏病变时，如房颤、感染性心内膜炎、风湿性心脏病、机械性的瓣膜置换术后，可在心脏形成栓子，栓子脱落后，堵塞相应的脑部血管。
还有一些先天性的脑部血管发育异常，血管先天性的狭窄处容易形成血栓。还有一些患者出现了血管的病变，例如血管炎、动脉夹层，也会增加脑血栓的风险。
