動脈瘤發病原因尚不十分清楚。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子滑肌層缺乏。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。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。

感染性動脈瘤約占全部動脈瘤的4%，身體各部的感染皆可以小栓子的形式經血液播散停留在腦動脈的周末支，少數栓子停留在動脈分叉部，顱底骨質感染，顱內膿腫，腦膜炎等也會由外方侵蝕動脈壁，引起感染性或真菌性動脈瘤，感染性動脈瘤的外形多不規則。

顱腦閉合性或開放性損傷，手術創傷，由于異物，器械，骨片等直接傷及動脈管壁，或牽拉血管造成管壁薄弱，形成真性或假性動脈瘤，和平時期的創傷性動脈瘤多位于頸內動脈的海綿竇部，由于該部的顱骨骨折引起，戰爭彈片傷造成的顱內動脈瘤占戰爭創傷患者的2.5%；大多數是由于彈片從翼點（額，頂，顳骨與蝶骨大翼交界處）穿入，造成大腦中動脈的主要分支，大腦前動脈的胼周動脈及眼動脈動脈瘤。

此外還有一些少見的原因如腫瘤等也能引起動脈瘤，顱底異常血管網癥，腦動靜脈畸形，顱內血管發育異常及腦動脈閉塞等也可伴發動脈瘤。