脑梗死最常见的病因是动脉粥样硬化。由于动脉粥样硬化可以促进血管内血小板的粘附、聚集，进而引起血栓形成，当病变血管内形成的栓子脱落后可以堵塞远端脑血管，导致局部脑动脉供血不足而引起脑组织缺血、缺氧性坏死，进而产生脑梗死的表现。
其次心源性栓塞、脑动脉闭塞等也可以引起脑梗死，如风湿性心脏瓣膜病伴心房颤动的患者，由于瓣膜存在病变，局部可以形成血栓，房颤使血栓脱落后，容易造成脑动脉的栓塞。
另外如血管炎造成脑血管的狭窄、闭塞，也会导致局部脑供血不足，而形成脑梗死。