脑动脉瘤的发生是多种因素共同作用的结果。目前认为，遗传因素可能是一个方面，有研究显示约10%的脑动脉瘤患者有家族遗传倾向。另外，动脉壁结构异常也与脑动脉瘤的形成有关，比如先天性的动脉壁中层发育不良等情况，会使动脉壁承受血流压力时容易出现膨出形成动脉瘤。
遗传因素相关
家族遗传倾向： 大约有10%左右的脑动脉瘤患者存在家族遗传背景，也就是说如果家族中有亲属患脑动脉瘤，那么其他家族成员患脑动脉瘤的风险相对会比普通人群高一些。比如一个家庭中父母一方患有脑动脉瘤，其子女患脑动脉瘤的几率就会比没有家族史的人群要高，但这也不是绝对会发病，只是相对风险增加。
动脉壁结构异常方面
先天性中层发育不良： 胎儿在发育过程中，如果动脉壁中层组织发育出现异常，比如中层的平滑肌细胞等成分发育不完善，就会导致动脉壁的结构变得薄弱，当人体正常的血流冲击动脉壁时，薄弱的部位就容易向外膨出形成脑动脉瘤。这种先天性的异常从胎儿时期就已经存在一定的基础。后天性动脉壁损伤： 一些后天因素也可能导致动脉壁结构受损进而引发脑动脉瘤。比如长期高血压，持续升高的血压会对动脉壁产生持续的高压冲击，久而久之可能损伤动脉壁，使动脉壁弹性下降、强度降低，容易形成动脉瘤；还有动脉粥样硬化，动脉粥样硬化会使动脉壁出现斑块等病变，影响动脉壁的正常结构和功能，也增加了脑动脉瘤形成的风险。例如长期高血压控制不佳的患者，患脑动脉瘤的概率就比血压正常的人群要高不少。
其他相关因素
年龄与性别差异： 脑动脉瘤的发生在年龄上有一定特点，一般来说，40 - 60岁是脑动脉瘤相对高发的年龄段。在性别方面，女性患脑动脉瘤的几率相对男性略高一些，但具体机制还不是完全明确，可能与女性的激素水平等因素有一定关联。比如在40 - 60岁这个年龄段中，女性出现脑动脉瘤的病例数相对男性会多一点。生活方式因素： 长期大量吸烟也是一个可能的危险因素，烟草中的尼古丁等成分会损伤血管内皮细胞，影响血管的正常功能，进而增加脑动脉瘤形成的风险；过度酗酒也会对血管产生不良影响，导致血管弹性降低等，增加脑动脉瘤发生的可能性。例如每天吸烟超过20支的人群，患脑动脉瘤的风险比不吸烟者明显升高。