蛛网膜下腔出血约85%是由颅内动脉瘤破裂引起的，其中颅内动脉瘤是最常见的病因。另外，动静脉畸形也是导致蛛网膜下腔出血的重要原因，约占10%左右。还有一些其他较少见的病因，比如烟雾病、高血压动脉硬化性动脉瘤、脑血管炎、颅内肿瘤卒中、血液病等也可能引发蛛网膜下腔出血。
颅内动脉瘤破裂：
先天性因素： 脑动脉管壁的中层有裂隙、胚胎期血管发育异常等先天性因素，容易形成动脉瘤。据统计，约有5% - 10%的人存在颅内动脉瘤，但大部分可能终生不破裂。动脉硬化： 高血压、高血脂等导致动脉硬化，使动脉壁弹性减弱，承受血流冲击的能力下降，也会促使动脉瘤形成并破裂出血。
动静脉畸形：
血管发育异常： 胚胎时期脑血管发育异常，形成了动静脉之间的异常交通，血管壁薄弱，在血流冲击下容易破裂出血引发蛛网膜下腔出血。动静脉畸形多发生在大脑中动脉分布区。
其他少见病因：
烟雾病： 是一种原因不明的、以双侧颈内动脉末端及大脑前动脉、大脑中动脉起始部动脉内膜缓慢增厚，动脉管腔逐渐狭窄以至闭塞，脑底穿通动脉代偿性扩张为特征的疾病。当这些扩张的血管破裂时，就可能导致蛛网膜下腔出血。高血压动脉硬化性动脉瘤： 长期高血压使脑内小动脉壁发生玻璃样变性或纤维样坏死，形成微小动脉瘤，血压剧烈波动时可导致动脉瘤破裂出血。脑血管炎： 如结核性、霉菌性、化脓性等脑血管炎，炎症破坏血管壁，导致血管破裂出血引起蛛网膜下腔出血。颅内肿瘤卒中： 恶性肿瘤等侵犯血管，肿瘤组织生长过程中血管破裂，也可能引发蛛网膜下腔出血。血液病： 像白血病、再生障碍性贫血、血友病等血液病，由于凝血功能异常，容易出现颅内出血，包括蛛网膜下腔出血。