導致動脈粥樣硬化性腦梗死，常伴高血壓病，與動脈粥樣硬化互為因果，糖尿病和高脂血癥也可加速動脈粥樣硬化的進程，腦動脈粥樣硬化主要發生在管徑500m以上的大動脈。動脈粥樣硬化斑導致管腔狹窄和血栓形成，可見于頸內動脈和椎-基底動脈系統任何部位，多見于動脈分叉處，如頸總動脈與頸內，外動脈分叉處，大腦前，中動脈起始段，椎動脈在鎖骨下動脈的起始部，椎動脈進入顱內段，基底動脈起始段及分叉部。
某些腦梗死病例雖經影像學檢查證實，但很難找到確切病因，可能的病因包括腦血管痙攣，來源不明的微栓子，抗磷脂抗體綜合征，蛋白C和蛋白S異常，抗凝血酶Ⅲ缺乏，纖溶酶原激活物不全釋放伴發高凝狀態等。