脑血栓形成首先动脉粥样硬化是基本的病因，导致动脉粥样硬化性脑梗死，一般病人常伴有高血压、糖尿病、高血脂等危险因素。同时还有一些血液系统疾病，如红细胞增多症、血小板板增多症、弥漫性血管内凝血，还有镰细胞性贫血。

还有脑淀粉样血管病变、烟雾病，以及一些动脉瘤也可以出现。同时也有一些不明原因的栓子，一些抗凝血酶Ⅲ缺乏、纤溶酶原激活物不全释放伴发的高凝状态引起的脑血栓形成。