Infark batang otak terutama disebabkan oleh aterosklerosis atau oklusi arteri vertebralis atau basilar dan cabang-cabangnya; secara umum, infark batang otak yang disebabkan oleh arteri cabang relatif ringan, sedangkan infark batang otak yang disebabkan oleh oklusi arteri basilar utama sangat penting dan memiliki tingkat kematian dan kecacatan yang tinggi.