脑缺血的病因包括血管因素（动脉粥样硬化使血管壁增厚、管腔狭窄，血管栓塞的栓子来源及相关人群）、血液成分和血流动力学因素（血液黏稠度增加、凝血机制异常、血压急剧波动影响脑血流灌注）及其他因素（血管炎及颈部动脉受压等可致脑缺血）。
血管栓塞：栓子可来源于心脏、大血管等部位。心源性栓子较为常见，如心房颤动时，心房内血流淤滞，易形成血栓，当血栓脱落随血流进入脑动脉，就会阻塞血管引起脑缺血。例如风湿性心脏病、心肌病等导致心房结构和功能异常，增加心房颤动发生风险，进而增加脑栓塞的可能性。非心源性栓子如动脉粥样硬化斑块脱落、脂肪栓子、空气栓子等也可引起脑缺血。有长期吸烟、酗酒等不良生活方式的人群，血管状态不佳，更易出现血管内物质异常脱落形成栓子。
血液成分和血流动力学因素
血液成分改变：
血液黏稠度增加：红细胞增多症患者血液中红细胞数量显著增多，血液黏稠度升高，血流速度减慢，容易导致脑缺血。此外，严重脱水、高蛋白血症等情况也会使血液黏稠度增加。老年人由于身体机能衰退，水分调节能力下降，相对更容易出现脱水导致血液黏稠度升高；糖尿病患者如果血糖控制不佳，也可能影响血液成分，使血液黏稠度改变。
凝血机制异常：弥散性血管内凝血（DIC）等疾病会导致凝血机制紊乱，体内出现广泛的微血栓形成，消耗大量凝血因子和血小板，进而引起脑缺血。一些患有基础自身免疫性疾病或严重感染的患者，易引发DIC，影响血液正常的凝血-抗凝血平衡。
血流动力学改变：血压的急剧波动可影响脑的血流灌注。血压过低时，如严重低血压状态，脑灌注压降低，脑血流量减少，导致脑缺血。例如大出血、严重脱水等情况可引起血压骤降。而血压过高时，超出了脑血管自身调节能力，也可能导致脑血管过度灌注或血管痉挛，影响脑血流。老年人血管弹性下降，自身调节能力减弱，对血压波动的耐受能力更差，更易因血压异常而出现脑缺血。长期熬夜、精神压力过大等不良生活方式也可能影响血压的稳定，增加脑缺血风险。
其他因素
血管炎：某些自身免疫性疾病可引起血管炎，如系统性红斑狼疮等累及脑血管时，会导致血管炎症、狭窄甚至闭塞，从而引发脑缺血。自身免疫性疾病患者体内存在异常的免疫反应，攻击自身血管组织，不同性别、不同年龄段的自身免疫性疾病患者都可能发生血管炎相关的脑缺血，但女性患某些自身免疫性疾病的概率相对较高。
颈部动脉受压：如颈部的肿瘤、淋巴结肿大等压迫颈部动脉，可导致脑供血不足。一些从事特殊职业需长时间保持特定颈部姿势的人群，如长期伏案工作且姿势不正确的人，颈部血管长期受压迫，也可能增加脑缺血风险，但这种情况相对较为少见。
