脑动脉瘤的形成原因较为复杂，目前研究发现多种因素可能与之相关。一般来说，脑动脉瘤的形成与先天因素、血管壁病变以及血流动力学改变等有关。
先天因素相关
遗传因素影响： 有研究表明，部分脑动脉瘤的发生与遗传易感性有关。如果家族中有脑动脉瘤患者，那么其直系亲属患脑动脉瘤的风险可能会比普通人群高出一定比例，但具体的遗传方式和相关基因还在不断研究中。血管发育异常： 胚胎发育过程中，脑血管发育出现异常可能导致脑动脉瘤的形成。例如，动脉壁中层先天性发育不良，使得动脉壁薄弱，在血流压力等因素作用下，容易逐渐扩张形成动脉瘤。
血管壁病变相关
动脉硬化影响： 随着年龄增长，动脉发生动脉硬化，血管壁的弹性会下降，内膜也可能出现损伤。动脉壁在长期受到血流冲击等情况下，薄弱部位就容易膨出形成动脉瘤。一般50岁以上人群动脉硬化的发生率较高，相对来说脑动脉瘤的发病风险也会有所增加。感染因素： 某些细菌、病毒等感染可能累及脑血管，导致血管壁受损。比如细菌性心内膜炎时，细菌栓子可能会随着血流到达脑血管，引起血管炎，进而影响血管壁结构，增加脑动脉瘤形成的几率。
血流动力学改变相关
血流冲击： 长期高血压会使脑血管承受的压力增大，血流对血管壁的冲击力增强。持续的高压血流冲击可能会逐渐破坏血管壁结构，尤其是血管分叉等血流动力学复杂的部位，更容易发生动脉瘤。据统计，高血压患者患脑动脉瘤的风险比血压正常人群要高不少。血流涡流影响： 在脑血管的某些特殊解剖部位，可能会形成血流涡流。涡流会对血管壁产生特殊的应力作用，长期的应力作用可能导致血管壁局部结构改变，逐渐发展为脑动脉瘤。例如，大脑中动脉分叉处就是血流涡流比较常见的部位，相对更容易出现脑动脉瘤。