栓子多数为混合性血栓，甚至为白血栓已机化，这也是溶栓治疗常常失败的原因之一。无论栓子的来源及组织结构如何，急性动脉栓塞的自然病程一般都取决于栓塞的部位、管腔阻塞的程度、继发血栓的范围及侧支循环的代偿能力。下肢动脉由于走行距离长，侧支循环欠佳，故截肢率较高。上肢动脉栓塞由于走行距离短，侧支循环丰富，截肢者相对较少。动脉栓塞后组织缺氧导致细胞无氧代谢，进而发生组织酸中毒，钾离子、乳酸、PCO2及细胞内溶菌酶浓度增高，释放到血液和组织间液中，可能导致细胞自溶；缺血状态使神经组织受累，产生局部疼痛和肢体感觉异常，经治疗后血流恢复，肌肉获得再灌注，再灌注损伤还可导致再灌注综合征发生。包括代谢性酸中毒、高钾血症、血红蛋白尿、急性肾衰等，亦可能出现骨筋膜室综合征。 合并心血管疾患病人在动脉栓塞发生后将不同程度地增加心脏负担，再灌注损伤以及感染等均可使原发病加重，出现休克甚至危及生命。