Ada berbagai penyebab infark serebral, yang paling penting adalah penyempitan pembuluh darah karena berbagai patologi, seperti aterosklerosis atau arteritis; diikuti oleh pembentukan gumpalan darah karena berbagai sebab, seperti pecahnya plak yang dibentuk oleh aterosklerosis, pelepasan emboli jantung yang dibentuk oleh fibrilasi atrium; dan sebagian disebabkan oleh perfusi aliran darah otak yang tidak adekuat, kondisi darah yang mengalami hiperkoagulasi, dan lain-lain. Aterosklerosis adalah penyebab paling penting dari infark otak. Plak besar yang dibentuk oleh aterosklerosis dapat secara langsung menyebabkan stenosis parah pada arteri yang menyebabkan oklusi, dan penyempitan pembuluh darah dapat menyebabkan penurunan aliran darah, mengakibatkan penurunan perfusi dan memperlambat aliran darah di arteri distal, yang selanjutnya dapat menyebabkan trombosis dan infark otak. Nukleus pecah dan plak yang terlepas terbawa oleh aliran darah, menyumbat pembuluh darah distal dan membentuk emboli. Emboli yang dibentuk oleh fibrilasi atrium juga merupakan faktor penting. Fibrilasi atrium adalah detak atrium yang tidak teratur. Dalam hal ini, darah tidak dapat mengalir sepenuhnya dari atrium ke ventrikel dan stagnan, yang menyebabkan pembentukan trombus yang melekat, yang tidak stabil dan mudah terlepas untuk membentuk emboli yang bergerak bersama aliran darah untuk menyumbat pembuluh darah kecil. Darah itu sendiri, karena berbagai faktor seperti autoimunitas, juga dapat menyebabkan pembentukan bekuan darah dan pembentukan infark otak. Selain itu, ada banyak faktor langka lainnya dan penyebab infark otak yang tidak dapat dijelaskan. Singkatnya, penyebab infark serebral sangat kompleks, dimana penyebab paling umum dan penting adalah aterosklerosis. Dalam pengobatan infark serebral, penting untuk terlebih dahulu membedakan penyebabnya untuk melakukan perawatan yang ditargetkan.