導致椎基底動脈系統短暫腦缺血發作發生的原因與頸內動脈系統一過性腦缺血大致相同，主要包括血栓一栓塞學說和血流動力學性末梢低灌學說。椎動脈血管壁上小的動脈粥樣硬化斑塊性血栓脫落造成血栓栓塞是常見原因之一，栓子最多來源于椎動脈顱外段，尤其位于它的起源處，在椎動脈嚴重狹窄的背景下，附在椎動脈表面的動脈粥樣硬化斑塊，經常受到血流的沖擊，可以被沖刷下來，形成“微栓子”，從而發生一過性腦缺血或梗死。導致椎動脈狹窄原因很多，最常見的是動脈粥樣硬化，特別是中老年的高血壓患者。椎動脈硬化斑塊的表面形態有重要意義，斑塊表面粗糙，特別在斑塊之被蓋脫落后所暴露出來的潰瘍面或壁龕是新的栓子的重要產生地。根據福內使用紫外線選擇性地腦血管內皮損害的模型證實，血栓形成和血小板的凝集有關。在心瓣膜疾病，房顫等心臟疾病的基礎上也可發生心源性栓子，導致一過性腦缺血發作。這在年輕人多見。一般易形成栓塞的部位在顱內血管，主要包括椎動脈顱內段、小腦后下動脈、基底動脈末端及大腦后動脈。此外，部分已接受了栓子的靶點本身又可成為栓子來源處。其它原因，如頸椎病，顱內動脈炎，動脈痙攣等都可能與一過性腦缺血發生有關