大腦血管痙攣的主要原因是Willis動脈環周圍的顱內動脈瘤破裂，導致廣泛的蛛網膜下腔出血。流入蛛網膜下腔的血液及其降解產物，是引起腦血管痙攣的主要原因。
此外，腦損傷、腦外科手術或血管內介入治療過程中，血管的壓迫和牽拉、血管內手術的機械刺激、造影劑的化學物質，以及手術中蛛網膜下腔的血流等，都可引起腦血管痙攣。
腦血管痙攣也可見於其他疾病，如結核性腦膜炎、化膿性腦膜炎、偏頭痛、高血壓性腦病等。這些因素可引起腦血管痙攣，導致頭痛、頭暈、四肢無力加重，甚至言語和意識障礙。