Otak adalah organ khusus yang membutuhkan oksigen, dengan sekitar 750-1000 ml darah per menit yang memasok otak. Setiap sisi arteri karotis internal melewati sekitar 350 ml darah per menit. Apabila penyempitan arteri karotis interna melebihi 50%, pasokan darah ke otak akan sangat terpengaruh. Penelitian saat ini telah menemukan bahwa hampir 1/3 stroke terkait dengan stenosis karotis. Penelitian yang ada menunjukkan bahwa stenosis karotis dapat menyebabkan stroke dalam tiga cara: Pertama, dengan mengurangi aliran darah. Karena adanya plak aterosklerotik, lumen arteri karotis sangat menyempit sehingga otak tidak menerima suplai darah yang memadai. Kedua, plak aterosklerotik pecah. Fragmen plak yang pecah dapat menyumbat pembuluh darah di otak, yang menyebabkan oklusi lumen pembuluh darah otak dan terjadinya stroke. Yang ketiga adalah trombosis. Pecahnya plak atheromatosa di arteri karotis menyebabkan permukaan bagian dalam arteri menjadi tidak mulus dan tubuh merespons dengan memperbaiki kerusakan, trombosit dapat terkumpul secara lokal dan trombus dapat terbentuk di arteri karotis atau pembuluh darah otak, memperlambat aliran darah atau benar-benar menyumbatnya, yang menyebabkan stroke.