动脉瘤发病原因尚不十分清楚。动脉壁先天缺陷学说认为，颅内Willis环的动脉分叉处的动脉壁先天性子滑肌层缺乏。动脉壁后天性退变学说则认为，颅内动脉粥样硬化和高血压．使动脉内弹力板发生破坏，渐渐膨出形成囊性动脉瘤。此外，身体的感染病灶如细菌性心内膜炎、肺部感染等，感染性栓子脱落，侵蚀脑动脉壁而形成感染性动脉瘤；头部外伤也可导致动脉瘤形成。但临床均少见。

感染性动脉瘤约占全部动脉瘤的4%，身体各部的感染皆可以小栓子的形式经血液播散停留在脑动脉的周末支，少数栓子停留在动脉分叉部，颅底骨质感染，颅内脓肿，脑膜炎等也会由外方侵蚀动脉壁，引起感染性或真菌性动脉瘤，感染性动脉瘤的外形多不规则。

颅脑闭合性或开放性损伤，手术创伤，由于异物，器械，骨片等直接伤及动脉管壁，或牵拉血管造成管壁薄弱，形成真性或假性动脉瘤，和平时期的创伤性动脉瘤多位于颈内动脉的海绵窦部，由于该部的颅骨骨折引起，战争弹片伤造成的颅内动脉瘤占战争创伤患者的2.5%；大多数是由于弹片从翼点（额，顶，颞骨与蝶骨大翼交界处）穿入，造成大脑中动脉的主要分支，大脑前动脉的胼周动脉及眼动脉动脉瘤。

此外还有一些少见的原因如肿瘤等也能引起动脉瘤，颅底异常血管网症，脑动静脉畸形，颅内血管发育异常及脑动脉闭塞等也可伴发动脉瘤。