最常见的脑血栓病因是脑动脉粥样硬化，其次包括高血压、糖尿病、高脂血症、和高同型半胱氨酸血症。动脉粥样硬化的患者一般血管管腔狭窄、管壁僵硬，容易使血液内形成斑块，软斑脱落时可能会引起脑血栓发作。患者如果脑血栓堵塞血管，可以导致脑梗死。
患者如果有高血压史、血压不稳或者过高可能会引起血管内膜受损，容易使血液中的有形成分聚集血管壁，从而可能会引起动脉硬化，或者是加重动脉硬化的发生。
糖尿病和高脂血症的患者，一般血液粘稠度增加，也容易加重动脉硬化的发生。