原因一
動脈壁先天缺陷學說認為，顱內Willis環的動脈分叉處的動脈壁先天性平滑肌層缺乏。動脈壁后天性退變學說則認為，顱內動脈粥樣硬化和高血壓.使動脈內彈力板發生破壞，漸漸膨出形成囊性動脈瘤。
原因二
此外，身體的感染病灶如細菌性心內膜炎、肺部感染等，感染性栓子脫落，侵蝕腦動脈壁而形成感染性動脈瘤;頭部外傷也可導致動脈瘤形成。但臨床均少見。 腦動脈瘤是腦內動脈血管壁的局部存在特別薄弱的區域，在長期血流沖擊下，逐漸向外膨脹，形成像小氣球樣的血管瘤。局部的血流壓力越大，動脈瘤發生破裂的危險越高。當發生破裂時，血液進入周圍組織。有時候，動脈瘤雖然沒有破裂，但因為體積的增大，可以壓迫附近的神經，從而造成相應的癥狀。右圖是血管造影中的動脈瘤圖像。