脑血栓临床上以偏瘫为主要临床表现，多发生于50岁以后，男性略多于女性。脑血栓的形成与以下三方面因素有关。血管病变最重要而常见的血管病变是动脉粥样硬化，其次是高血压病伴发的脑小动脉硬化。其他还有血管发育异常，如先天性动脉瘤和脑血管畸形；脉管炎，如感染性风湿热、结核病、钩端螺旋体病、梅毒等所致的动脉内膜炎；一些非感染性的脉管炎，如血栓闭塞性脉管炎、结节性多动脉炎；少见的主动脉、颈动脉夹层动脉瘤等。
动脉粥样硬化是引起脑血栓形成最常见的原因，以至于最新的脑血管疾病分类将脑血栓形成更名为“动脉粥样硬化性血栓性脑梗塞”。动脉硬化的发生与血管内皮细胞损伤、血脂过高、高血压以及血流动力学异常有关。发生动脉粥样硬化的病因被认为与血脂过高，特别是一种叫做低密度脂蛋白—胆固醇（LDL-C）的物质含量过高有关。
也与生活方式、营养和遗传因素有关。如吃进的食物中含脂肪（肥肉、油脂）、碳水化合物（糖、淀粉等）过多；体力活动过少；肥胖、有高血压、糖尿病及其家族史（父母或/及兄弟姐妹有同样疾病）等。最新的研究发现，动脉粥样硬化与载脂蛋白等基因突变有关，后者是一种与脂肪代谢有关的蛋白质。
动脉粥样硬化是一种全身性的血管疾病，发生在不同的器官便产生相应的疾病。如供应心脏的冠状动脉发生动脉粥样硬化就会得冠状动脉硬化性心脏病（冠心病）。脑动脉发生动脉粥样硬化主要在供应脑部的大、中动脉，最容易发生狭窄的部位在颈部颈总动脉分叉处、椎动脉进入颅腔处、以及基底动脉起始和分叉处。由于血管内膜的破溃、脂质沉积形成斑块，血液中的血小板、纤维蛋白沉积在斑块上面并发生机化，造成血管壁增厚、血管腔变窄，导致脑供血不足。如果病变进一步发展，血管腔严重狭窄甚至完全闭塞，或在狭窄的基础上由于血液粘稠度高（俗称血稠），在斑块上形成血栓堵塞血管，便可发生这根血管供血区的脑细胞缺血坏死。
较少见的引起脑血栓形成的病因
各种动脉炎症，如感染性动脉炎（结核性、寄生虫性、脓毒性等）、胶原病性动脉炎（如一种叫做系统性红斑狼疮的疾病）、血管闭塞性脉管炎等。各种疾病引起的高凝状态，如慢性肺部疾病患者由于长期缺氧所造成红细胞异常升高、怀孕早期的妇女由于呕吐脱水加之雌、孕激素的升高造成高凝状态都可能诱发脑血栓形成。此外，有一种少见的以红细胞增多为特点的疾病叫“真性红细胞增多症”，得这种病的患者也容易患脑血栓形成。
要确认究竟是不是得了脑血栓形成，需要以下必要的检查：
1头颅磁共振扫描（MRI）
该检查可弥补头颅CT在24小时内不能发现病灶、及对某些部位病灶显示不良的缺陷，尤其是磁共振血管成像（MRA）尚能显示较大的闭塞血管。其不足之处在于价格较贵，医院的拥有率不高。而且有些患者由于体内有不能取出的金属物品，如心脏起博器、金属牙齿、骨折钉等而不能进行此项检查，限制了它的使用。
2头颅CT
CT扫描是诊断脑血栓形成较方便、便宜的检查。它可明确脑组织坏死（即脑梗塞）的部位、大小、脑水肿的程度等对治疗有指导意义的信息。但在发病24小时以内常不能发现病灶，此时CT扫描的意义在于排除脑出血，为及早开始治疗争取时间。此外，CT的不足在于对脑干、小脑的病灶显示不良。