大脑血管痉挛的主要原因是Willis动脉环周围的颅内动脉瘤破裂，导致广泛的蛛网膜下腔出血。流入蛛网膜下腔的血液及其降解产物，是引起脑血管痉挛的主要原因。
此外，脑损伤、脑外科手术或血管内介入治疗过程中，血管的压迫和牵拉、血管内手术的机械刺激、造影剂的化学物质，以及手术中蛛网膜下腔的血流等，都可引起脑血管痉挛。
脑血管痉挛也可见于其他疾病，如结核性脑膜炎、化脓性脑膜炎、偏头痛、高血压性脑病等。这些因素可引起脑血管痉挛，导致头痛、头晕、四肢无力加重，甚至言语和意识障碍。