脑动脉瘤的形成与遗传因素、先天性因素、动脉粥样硬化、感染因素及其他因素有关，遗传使亲属患病概率高，胚胎发育异常致先天性结构薄弱，动脉粥样硬化、高血压加速其形成，感染破坏血管壁结构，生活方式及基础疾病等也有影响，女性特殊时期也可能增加风险。
先天性因素
胚胎发育过程中血管壁的发育异常是脑动脉瘤形成的重要先天性因素。在胚胎时期，原始血管结构的形成和分化出现异常，导致局部血管壁结构薄弱。例如，动脉壁中层的平滑肌细胞发育不良或缺失，使得血管壁不能像正常血管那样承受血流的压力，在血流的冲击下，局部血管壁逐渐膨出形成动脉瘤。这种先天性的血管壁结构异常在出生时就已经存在，但可能在生长发育过程中或者成年后才逐渐表现出来。
动脉粥样硬化
动脉粥样硬化是导致脑动脉瘤的常见后天因素之一。随着年龄的增长，动脉粥样硬化的发生率逐渐增加。动脉粥样硬化会使动脉内膜受损，脂质沉积等导致血管壁增厚、变硬，弹性降低。当动脉粥样硬化发生在脑动脉时，会影响局部血管的正常结构和功能。血管壁在血流的长期冲击下，薄弱部位容易向外膨出形成动脉瘤。高血压患者由于血压长期处于较高水平，会进一步加重动脉粥样硬化对血管壁的损害，从而促进脑动脉瘤的形成。例如，长期高血压会使血管壁承受的压力增大，加速动脉粥样硬化的进程，使血管壁更容易出现病变而形成动脉瘤。
感染因素
某些感染也可能与脑动脉瘤的形成有关。例如，细菌性心内膜炎等感染性疾病，细菌可以通过血液循环到达脑动脉，感染动脉壁，破坏血管壁的结构。细菌的感染会引起局部血管壁的炎症反应，使得血管壁的弹性和强度下降，最终导致动脉瘤的形成。另外，梅毒螺旋体感染也可累及脑动脉，引发动脉炎，进而增加脑动脉瘤的发生风险。感染导致的血管壁破坏和炎症改变是其促使脑动脉瘤形成的关键机制。
其他因素
生活方式因素也有一定影响，长期大量吸烟的人群，烟雾中的尼古丁等有害物质会损伤血管内皮细胞，影响血管的正常功能，增加脑动脉瘤的发病几率。此外，长期大量饮酒也可能对血管壁产生不良影响，导致血管弹性下降等，从而增加脑动脉瘤的发生风险。对于有基础疾病如高血压、高血脂等的人群，若不能良好控制病情，也会使脑动脉瘤的发病风险升高。在女性中，妊娠等特殊生理时期也可能对脑动脉产生一定影响，虽然具体机制尚不完全明确，但妊娠期间身体的生理变化可能会对原本存在潜在血管壁异常的个体增加脑动脉瘤形成的风险。
