腦栓塞多為心源性腦栓塞，如果是發生在青年人以風溼性心臟病引起的比較多，而老年人是非瓣膜性的心房顫動、急性心肌梗死引起的比較多。典型的腦栓塞會在活動中非常快速的起病，可以具體到分鐘，一般沒有明顯的前驅症狀，會出現局灶性的神經功能障礙，可能在數秒或數分鐘即達到了高峰。這些神經功能障礙包括可以出現偏癱、偏身感覺障礙、失語，甚至出現意識障礙、頭暈、頭痛、嘔吐以及視物雙影等等。一般大腦中動脈出現栓塞的幾率比較大，因此臨床上偏癱表現為上肢癱瘓重、下肢癱瘓相對較輕而感覺和視覺障礙並不明顯。
心源性腦栓塞的臨床表現與腦血栓形成不同點在於它更容易復發，而且非常容易伴發出血性梗死，病情波動會比較大。另外，有一些反常栓塞是多在促進右向左分流的活動中發生，比如出現在用力排便、咳嗽、打噴嚏的時候，還有一些人可能為由於久坐或近期手術而誘發下肢深靜脈血栓形成。大多數的心源性腦栓塞都伴有房顫、風溼性心臟病、急性心肌梗死、心房黏液瘤等栓子來源的提示信息，在臨床中要非常的注意。而且心源性栓塞同時可能伴發全身性栓塞的症狀，比如同時伴有腎栓塞導致腰痛和血尿，伴有腸繫膜動脈的栓塞導致腹痛和便血，伴有皮膚栓塞導致出血點或瘀斑等等。