脑血栓通常发生在动脉粥样硬化基础上，比如血管通过动脉粥样硬化会发生改变，形成不稳定斑块。不稳定斑块外的纤维帽较薄，且存在脂质，在血流动力学发生改变或者斑块过大的情况下可能会发生斑块破裂，破裂后可能会有血小板和纤维蛋白原聚集，启动凝血机制以及纤维蛋白原将血小板缠绕，形成原位血栓。如果患者存在原位血栓形成，远端血管的血流供应会减少，患者可能会出现缺血症状，则称为脑血栓形成。
脑血栓形成是脑梗死的主要原因之一，除脑血栓形成外，另一种梗死原因是栓塞，比如心脏到血管的栓塞或者动脉到动脉的栓塞。对于脑血栓形成的脑梗死，在急性期需要使用抗血小板聚集和他汀类药物进行治疗。
