脑梗死的病因包括血管壁病变、心脏和血流动力学改变、血液成分改变。血管壁病变有动脉粥样硬化（中老年人常见，与多种因素相关致血管腔狭窄闭塞）和动脉炎（炎症累及脑动脉致血管狭窄闭塞）；心脏和血流动力学改变有心源性栓塞（如心房颤动等致栓子入脑动脉栓塞）和血流动力学改变（血压过低致脑部血流灌注不足引发梗死）；血液成分改变有血液黏稠度增加（如红细胞增多症等致血流慢易血栓）和凝血机制异常（凝血因子异常或长期口服避孕药致高凝易血栓）。
动脉炎：各种炎症性疾病累及脑动脉，如感染性动脉炎（细菌、病毒、螺旋体等感染）、非感染性动脉炎（如系统性红斑狼疮、结节性多动脉炎等自身免疫性疾病）。不同病因导致的动脉炎会破坏血管壁结构，引起血管狭窄或闭塞。比如，系统性红斑狼疮患者体内的自身抗体攻击血管，可导致脑动脉炎症、狭窄，增加脑梗死风险。
心脏和血流动力学改变
心源性栓塞：多种心脏疾病可产生栓子，栓子随血液循环进入脑动脉造成栓塞。常见于心房颤动，尤其是风湿性心脏病合并心房颤动的患者，女性相对易受影响，心房颤动时心房内血流紊乱，容易形成血栓，血栓脱落后随血流进入脑动脉引起梗死；心肌梗死、心肌病、心脏瓣膜病等也可能导致心源性栓子形成并堵塞脑动脉。
血流动力学改变：当血压过低时，如各种原因引起的休克、严重的心律失常导致心输出量骤减等情况，会使脑部血流灌注不足，尤其是脑动脉存在狭窄或硬化基础时，更容易引发脑梗死。例如，老年人在体位突然改变时，可能出现血压短暂下降，本身有脑动脉狭窄的患者就可能因脑血流灌注不足而发生脑梗死。
血液成分改变
血液黏稠度增加：如红细胞增多症、高纤维蛋白原血症等。红细胞增多症患者血液中红细胞数量异常增多，导致血液黏稠度显著升高，血流速度减慢，易形成血栓引发脑梗死；高纤维蛋白原血症时，血液中纤维蛋白原含量过高，也会使血液黏稠度增加，影响脑部血液循环。
凝血机制异常：某些遗传性或获得性凝血因子异常疾病，如蛋白C缺乏症、蛋白S缺乏症等，会使血液处于高凝状态，容易形成血栓导致脑梗死。另外，长期口服避孕药的女性，由于体内凝血机制发生变化，也可能增加脑梗死的发生风险。
