Ο εγκέφαλος αιματώνεται από τον κύκλο του Willis, απαιτεί σταθερή παροχή γλυκόζης, χρησιμοποιεί ένα μεγάλο μέρος της καρδιακής παροχής και του εισπνεόμενου οξυγόνου. Ο εγκεφαλικός ιστός είναι πολύ ευαίσθητος σε συνθήκες διακοπής της κυκλοφορίας και τέσσερα με δέκα λεπτά είναι αρκετά για να καταστραφεί εάν σταματήσει η ροή του αίματος που τον τροφοδοτεί.
Το εγκεφαλικό επεισόδιο (ΑΕΕ) χαρακτηρίζεται από αιφνίδια βλάβη του εγκεφαλικού ιστού, η οποία εγκαθίσταται εντός δευτερολέπτων και οφείλεται σε οξέως εμφανιζόμενη διαταραχή της ροής του αίματος που τροφοδοτεί τον εγκέφαλο.
Η παρακώλυση της ροής του αίματος στο εγκεφαλικό επεισόδιο γίνεται με δύο μηχανισμούς: Την εξαγγείωση αίματος (αιμορραγικό αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο ΑΕΕ και την απόφραξη της κυκλοφορίας (ισχαιμικό ΑΕΕ). Στη συντριπτική πλειοψηφία των ισχαιμικών ΑΕΕ πρόκειται για απόφραξη προκαλούμενη από θρόμβο αίματος που αναπτύσσεται σε έδαφος καθολικής αρτηριοσκληρυντικής νόσου ή δημιουργείται στην καρδιά λόγω καρδιακής πάθησης (συνηθέστερα κολπικής μαρμαρυγής). Στην πλειοψηφία των αιμορραγικών ΑΕΕ πρόκειται για ρήξη αγγείου λόγω υπέρτασης. Έως το 80% των εγκεφαλικών επεισοδίων θα είχαν αποφευχθεί εάν είχαν εντοπιστεί και θεραπευτεί οι βασικοί παράγοντες κινδύνου που τα προκαλούν.