大脑血管痉挛最主要的原因，是由于位于脑底Willis动脉环周围的颅内动脉瘤破裂，导致广泛的蛛网膜下腔出血，流入蛛网膜下腔的血液及其降解产物是导致大脑血管痉挛最主要的原因。
另外，颅脑损伤、颅脑手术或血管内介入治疗过程中对血管的损伤、挤压和牵拉，血管内操作的机械刺激、造影剂的化学物质以及在手术中出血流入蛛网膜下腔等因素，都可以导致脑血管痉挛。
脑血管痉挛还可以见于其它疾病，比如结核性脑膜炎、化脓性脑膜炎、偏头痛以及高血压脑病等等，这些因素可以引起脑血管痉挛，从而出现头痛、头晕、肢体无力加重，甚至还会出现言语障碍、意识障碍等表现。