短暂性脑缺血发作主要是脑部血管短暂性缺血引起的，其原因有多种。一般来说，动脉粥样硬化是常见原因之一，约占短暂性脑缺血发作病因的一半左右。
血管壁病变导致
动脉粥样硬化： 动脉粥样硬化会使血管内膜不光滑，形成斑块，当斑块脱落或血管狭窄时，就容易导致脑部短暂缺血。动脉粥样硬化与年龄有关，随着年龄增长，比如50岁以上人群发生动脉粥样硬化的几率会增加。动脉炎： 像风湿性动脉炎、系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病引起的动脉炎，会影响血管的正常功能，导致血管狭窄或堵塞，引发短暂性脑缺血发作。比如风湿性动脉炎多发生在有风湿病史的人群中。
血液成分改变相关
血液黏稠度增高： 某些疾病会使血液黏稠度升高，比如患有红细胞增多症、血小板增多症的患者，血液流动相对缓慢，容易形成血栓，从而引起脑部短暂性缺血。红细胞增多症患者血液中红细胞数量异常增多，导致血液黏稠。凝血机制异常： 当人体的凝血机制出现问题时，比如使用某些抗凝药物不当，或者患有易栓症等疾病，容易形成血栓，造成脑部血管短暂缺血。易栓症患者体内存在凝血相关的异常，比正常人更易发生血栓形成。
血流动力学改变因素
低血压： 当血压突然降低时，比如患者从卧位突然站起，发生体位性低血压，或者患有严重心力衰竭等疾病导致心输出量减少，使脑部灌注不足，就可能引发短暂性脑缺血发作。一般血压低于90/60mmHg时可能会出现相关症状。血管痉挛： 情绪激动、寒冷刺激等因素可能引起脑部血管痉挛，使血管管径变小，血流量减少，导致短暂性脑缺血发作。比如在寒冷天气里，血管容易收缩痉挛。