脑转移瘤常见转移部位是大脑中动脉的供血区域，以额叶、颞叶、顶叶多见，有时会涉及到基底池，特别是侧裂池常受累。脑转移瘤最常见的转移方式是血运转移，如肺癌、乳腺癌、恶性黑色素瘤等常见脑转移肿瘤，此类肿瘤细胞都会随全身血液循环转移到脑部，因此血运丰富部位更容易形成脑转移瘤。

脑转移肿瘤有时可通过基底动脉系统转移到脑干或小脑。脑转移瘤好发部位为靠近皮质和脑白质的交界处，因为在解剖结构上供血动脉常会在皮质和髓质交界处突然变细，肿瘤癌栓常会阻碍聚集在此处，并突破血管壁进入颅内形成转移灶。