Penyebab infark serebral bervariasi, yang paling penting adalah penyempitan pembuluh darah karena berbagai patologi, seperti aterosklerosis atau arteritis, dll.; diikuti oleh pembentukan gumpalan darah karena berbagai alasan, seperti pecahnya plak yang dibentuk oleh aterosklerosis, dan pelepasan emboli jantung yang dibentuk oleh fibrilasi atrium; dan ada juga beberapa alasan lain seperti perfusi otak yang tidak mencukupi dan kondisi darah yang mengalami hiperkoagulasi. Aterosklerosis adalah penyebab paling penting dari infark otak. Plak yang dibentuk oleh aterosklerosis adalah faktor utama yang menyebabkan penyempitan pembuluh darah, plak yang besar secara langsung dapat menyebabkan penyempitan arteri yang serius dan kemudian menyebabkan oklusi, penyempitan pembuluh darah akan menyebabkan penurunan aliran darah, sehingga terjadi penurunan perfusi arteri distal dan memperlambat aliran darah, dan selanjutnya akan terbentuk trombus dan terjadi infark serebral; ada juga bagian dari plak yang tidak stabil, yang akan menyebabkan penghancuran endotel, dan kemudian pembentukan agregasi trombosit secara lokal. Pembentukan trombus, atau menyebabkan pecahnya inti lipid di dalam plak, trombus dan plak yang terlepas ini terbawa oleh aliran darah, tersumbat di pembuluh darah distal, terbentuklah 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 darah mandek, yang mengarah pada pembentukan gumpalan darah, yang dapat dicabut untuk membentuk emboli yang berjalan bersama dengan aliran darah dan menyumbat pembuluh darah kecil, dan jika tersumbat di arteri serebral, infark serebral terbentuk, dan jenis infark serebral ini disebut emboli kardiogenik. Darah itu sendiri, karena berbagai faktor seperti autoimunitas, juga dapat menyebabkan pembentukan gumpalan darah dan pembentukan infark otak. Selain itu, ada beberapa infark serebral yang tidak dapat dijelaskan. Singkatnya, penyebab infark serebral sangat kompleks, di antaranya penyebab paling umum dan penting adalah aterosklerosis. Dalam pengobatan infark serebral, hal pertama yang harus dilakukan adalah membedakan penyebab penyakit agar bisa melakukan pengobatan yang ditargetkan.