脑栓塞常发生于颈内动脉系统，椎基底动脉系统相对少见。约75%的心源性栓子栓塞于脑部，引起脑栓塞的常见的心源性疾病有心房纤颤、心脏瓣膜病、感染性心内膜炎、心肌梗死、心肌病、心脏手术、先天性心脏病。比如来自体循环静脉系统的栓子，经先天性心脏病，如房间隔缺损、卵圆孔未闭等的异常通道，直接进入颅内动脉，而引起脑栓塞为反常栓塞，比如心脏黏液瘤等情况。 脑栓塞是血液中各种栓子，比如心脏内的附壁血栓、动脉粥样硬化的斑块、脂肪肿瘤细胞、纤维软骨或者空气等，随着血流进入脑动脉而阻塞血管。当侧支循环不能代偿时，引起该动脉供血区域组织的缺血坏死，出现局灶性的神经功能缺损。