动脉栓塞的发生与心源性因素、血管壁因素、血液因素及其他因素相关。心源性因素包括心房颤动、心脏瓣膜病、心肌梗死、人工心脏瓣膜等易致血栓形成脱落；血管壁因素有动脉粥样硬化斑块破裂、血管炎致血管损伤易形成血栓；血液因素涉及高凝状态及血液成分异常易促血栓形成；其他因素包含医源性、创伤、年龄性别、生活方式等方面的影响。
心脏瓣膜病：例如风湿性心瓣膜病，病变的瓣膜会影响血液流动，导致血流紊乱，易促使血栓形成。二尖瓣狭窄时，左心房血液淤积，更易形成血栓，一旦血栓脱落可引发动脉栓塞；感染性心内膜炎导致的心瓣膜病变，心内膜表面形成的赘生物也容易脱落成为栓子，造成动脉栓塞。
心肌梗死：心肌梗死区域的心内膜不光滑，容易形成血栓，血栓脱落后可随血流进入动脉系统，造成动脉栓塞。尤其是急性心肌梗死发病早期，血栓形成的风险较高，此时发生动脉栓塞的可能性也相应增加。
人工心脏瓣膜：置换人工心脏瓣膜的患者，由于瓣膜表面的血流动力学改变，血液有形成分容易在瓣膜周围沉积形成血栓，血栓脱落后可导致动脉栓塞。一般来说，机械瓣置换术后患者发生动脉栓塞的风险相对较高，需要长期服用抗凝药物来预防。
血管壁因素
动脉粥样硬化：动脉粥样硬化斑块破裂后，其表面会形成血栓，血栓部分脱落可导致动脉栓塞。动脉粥样硬化好发于大、中动脉，如主动脉、冠状动脉、脑动脉、下肢动脉等，当这些部位的粥样硬化斑块破裂时，就可能引发相应动脉的栓塞。例如，下肢动脉粥样硬化斑块破裂形成的血栓脱落，可导致下肢动脉栓塞，出现下肢疼痛、发凉、麻木、皮肤苍白等症状。
血管炎：某些血管炎疾病，如结节性多动脉炎、巨细胞动脉炎等，会累及血管壁，导致血管壁炎症、损伤，进而影响血管内血液的流动状态，容易形成血栓并脱落造成动脉栓塞。血管炎引起的动脉栓塞相对较为少见，但一旦发生，病情可能较为复杂。
血液因素
高凝状态：多种情况可导致血液高凝状态，例如恶性肿瘤患者，肿瘤细胞会释放一些促凝物质，如组织因子等，激活凝血系统，使血液处于高凝状态，容易形成血栓。另外，长期口服避孕药的女性，由于避孕药中的雌激素成分可影响凝血因子的水平，也会增加血液的凝固性，增加动脉栓塞的风险；产后女性，体内的凝血机制发生变化，也可能出现高凝状态，有发生动脉栓塞的可能。
血液成分异常：如红细胞增多症，患者血液中红细胞数量显著增多，血液黏稠度增加，血流速度减慢，容易形成血栓。当血栓脱落时，可导致动脉栓塞。此外，血小板增多症患者，血小板数量异常增多，也会使血液的凝血功能亢进，增加动脉栓塞的发生几率。
其他因素
医源性因素：在一些医疗操作过程中可能导致动脉栓塞，例如心脏导管检查、动脉造影等介入操作时，可能会损伤血管内膜，导致血小板聚集形成血栓，或者将血管内的斑块碎屑等带入动脉系统造成栓塞；人工血管置换术后，血管吻合口处可能形成血栓，进而脱落引发动脉栓塞。
创伤因素：严重的创伤，尤其是血管损伤时，血管壁受损，血液中的有形成分容易在损伤部位聚集形成血栓，血栓脱落可导致动脉栓塞。例如，骨折伴有血管损伤的患者，骨折断端可能损伤周围血管，局部形成血栓后脱落，可能引起相应动脉的栓塞。
年龄和性别因素：一般来说，老年人动脉粥样硬化的发生率较高，血管壁弹性下降，更容易发生动脉栓塞；女性在口服避孕药期间、妊娠期和产褥期等特殊生理时期，由于体内激素水平的变化，血液高凝状态的风险增加，相对男性更容易出现动脉栓塞相关情况，但这也不是绝对的，男性在其他易导致动脉栓塞的因素影响下同样会发生动脉栓塞。
生活方式因素：长期吸烟的人群，烟草中的尼古丁等成分可损伤血管内皮细胞，促使动脉粥样硬化的发生，增加动脉栓塞的风险；缺乏运动、高脂饮食的人群，容易出现血脂异常、肥胖等情况，而这些因素都是动脉粥样硬化的危险因素，进而增加动脉栓塞的可能性。
