Bệnh nội tại trong lòng mạch: TNTHN chủ yếu do xơ vữa động mạch. Xơ vữa động mạch thường tiến triển thầm lặng, trong thời gian dài không có triệu chứng. Các mảng xơ vữa làm động mạch mất tính đàn hồi, hẹp lòng mạch làm giảm lưu thông máu gây thiếu máu mạn tính. Ngoài ra, viêm động mạch hay dị dạng mạch não cũng gây ra thiếu máu nuôi não.

Bệnh chèn ép mạch máu từ bên ngoài: Thoái hóa cột sống, thoát vị đĩa đệm ở cột sống cổ, co cứng cơ thang gây thiểu năng tuần hoàn động mạch sống nền. Theo một số tác giả nước ngoài, hơn 80% số người trên 55 tuổi có các tổn thương trên phim X – quang và nhiều người trong số họ có các biểu hiện lâm sàng [14]. Bình thường các động mạch đốt sống cổ phải chạy trên một đường ống tạo nên bởi các lỗ ngang rất chật hẹp vì thế, khi mắc các bệnh kể trên sẽ gây nên hội chứng Thiểu năng động mạch sống nền [15]. Trong bệnh thoái hóa cột sống cổ ở người cao tuổi hoặc làm động tác quay cổ đột ngột, động mạch sống có thể bị kẹt cũng gây thiếu máu tạm thời cho não

Dị dạng bẩm sinh hay u sùi làm hẹp lòng động mạch cũng gây TNTHN.

Các bệnh toàn thân: Huyết áp thấp, thiếu máu…gây TNTHN.