延髓背外侧综合征的病因主要为小脑后下动脉闭塞，或部分阻塞以及椎动脉颅内段或起始处狭窄、闭塞，或椎动脉起始处的血栓脱落所致。
小脑后下动脉从椎动脉上部分出，是椎动脉最大且变异最多的分支，主要供应延髓中上部外侧区、小脑半球底部和蚓部下面的后部。小脑后下动脉自椎动脉外侧分出后，向后上走行到小脑底面时分内、侧两支。内支与对侧小脑后下动脉内支及同侧小脑上动脉吻合侧支与同侧小脑前下动脉吻合，并由小脑后下动脉主干分出供应延髓外侧部的小支动脉，是终动脉。故当小脑后下动脉主干闭塞时，仅发生其到延髓的小分支供血区的梗塞，即延髓背外侧梗塞。