烟雾病的发病原因和机制尚不完全清楚，大多数学者认为是一种非特异性免疫炎症性疾病，导致颅内段颈内动脉末端血管内膜慢性增生、平滑肌细胞迁移、管腔狭窄，继而闭塞，从而以侧支循环形成满足颅内的血液供应，此外遗传病因和获得性环境病因也可能参与了发病。
有部分烟雾病的患者有家族史，有些还合并了其他的先天性疾病，比如镰状细胞贫血、Down综合征等，提示遗传因素在病因中可能起到了作用。
另外多数病例虽为散发，但部分患者病前有上呼吸道感染或扁桃体炎、血管炎、颅脑外伤等病史，因此获得性环境因素也可能与烟雾病的发生和发展有关，我国报道的部分烟雾病的病例，与钩端螺旋体的感染有关。