蛛网膜下腔出血主要是由于颅内血管破裂，血液流入蛛网膜下腔引起的。其中，约85%是由颅内动脉瘤破裂所致，动脉瘤好发于脑底动脉环的大动脉分支处。另外，动静脉畸形也是常见原因之一，这种血管发育异常的病变多在年轻人中出现。还有一些其他少见原因，比如 Moyamoya 病（烟雾病），会导致脑血管狭窄、闭塞，进而引发出血；血液系统疾病如白血病、再生障碍性贫血等，由于凝血功能异常，也可能增加蛛网膜下腔出血的风险；此外，某些药物的不当使用，像抗凝血药过量，也可能诱发该病。
一、颅内动脉瘤破裂
先天性因素： 颅内动脉壁的先天性缺陷是重要原因，胚胎发育时，脑动脉壁的中层有局部缺失，就容易形成动脉瘤。据统计，约70% - 85%的蛛网膜下腔出血是由颅内动脉瘤破裂引起。动脉硬化因素： 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，容易形成动脉瘤并破裂出血。
二、动静脉畸形
血管发育异常： 动静脉畸形是一团发育异常的病态脑血管，这些血管之间没有正常的毛细血管结构，直接由动脉连接静脉，血管壁薄弱，容易破裂。多见于年轻人，通常在剧烈运动、情绪激动等情况下，畸形血管破裂导致蛛网膜下腔出血。位置与危害： 动静脉畸形好发于大脑中动脉分布区，破裂后会迅速引起蛛网膜下腔大量出血，对脑组织造成严重压迫和损伤。
三、其他少见原因
烟雾病： 烟雾病是由于颈内动脉虹吸段及大脑前、中动脉起始部进行性狭窄或闭塞，颅底出现异常的小血管网。这些异常血管网脆弱，容易破裂出血，导致蛛网膜下腔出血。血液系统疾病： 像白血病患者，由于骨髓中异常白细胞大量增殖，抑制了正常血小板和凝血因子的生成，凝血功能障碍；再生障碍性贫血患者骨髓造血功能衰竭，也会出现凝血异常，从而增加蛛网膜下腔出血的可能性。药物因素： 长期服用抗凝血药物，如华法林等，会抑制凝血因子的合成或功能，使血液凝固功能下降。如果用药剂量不当，就可能引发颅内血管破裂，导致蛛网膜下腔出血。