腦血管痙攣的產生機制可以概括為以下幾點:血液對血管壁的機械性刺激;包裹血塊壓迫、血管營養障礙等引致血管壁結構破壞;氧合血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白並釋放氧自由基造成的損傷;其他各種血管活性物質, 如5-HT、兒茶酚胺、血紅蛋白及花生四烯酸代謝產物的縮血管作用;顱內壓增高, 過量脫水治療而不及時補充血容量;以及血管壁炎症和免疫反應等因素。 另外交感/副交感的平衡, 腦血流的自身調節機制等也都是研究的熱點。
從病因上分析, 導致腦血管痙攣的常見原因為SAH, 而誘發自發性SAH的最常見原因為顱內動脈瘤破裂。