Según su etiología, un ACV tiene dos variantes, isquémicos y hemorrágicos. El cuadro clínico es variado y depende del área encefálica afectada:
ACV isquémico.
Un ACV isquémico, también se llama infarto cerebral, se debe a la oclusión de alguna de las arterias que irrigan la masa encefálica, generalmente por arterioesclerosis o bien por un émbolo (embolia cerebral) que procede de otra localización, fundamentalmente el corazón u otras arterias (como la bifurcación de la carótida o del arco aórtico). La isquemia de las células cerebrales puede venir producida por los siguientes mecanismos y procesos:
③ De origen vascular: Estenosis de las arterias por vasoconstricción reactiva a multitud de procesos («vasoespasmo cerebral»). Con frecuencia se debe a una disminución del gasto cardiaco o de la tensión arterial produciendo una estenosis y su consecuente bajo flujo cerebral.

③ De origen intravascular

Aterotrombótico: Se forma un coágulo en una de las arterias que irrigan el cerebro, provocando la isquemia. Este fenómeno se ve favorecido por la presencia de placas de arterosclerosis en las arterias cerebrales.

Embólico: El émbolo puede ser consecuencia de un coágulo formado en una vena de otra parte del cuerpo y que, tras desprenderse total o parcialmente, viaja hacia el cerebro a través del torrente sanguíneo, o bien otro material llegado al torrente circulatorio por diferentes motivos: fracturas (embolismo graso), tumores (embolismo metastásico), fármacos o incluso una burbuja de aire. Al llegar a las pequeñas arterias cerebrales el émbolo queda encallado cuando su tamaño supera el calibre de las mismas, dando lugar al fenómeno isquémico.

③ De origen extravascular

Estenosis por fenómenos compresivos sobre la pared vascular: Abscesos, quistes, tumores, etc.
ACV hemorrágico.
También se denominan hemorragia cerebral y se deben a la ruptura de un vaso sanguíneo encefálico debido a un pico hipertensivo o a un aneurisma congénito.
La hemorragia conduce al ACV por dos mecanismos. Por una parte, priva de riego al área cerebral dependiente de esa arteria, pero por otra parte la sangre extravasada ejerce compresión sobre las estructuras cerebrales, incluidos otros vasos sanguíneos, lo que aumenta el área afectada.
Ulteriormente, debido a las diferencias de presión osmótica, el hematoma producido atrae líquido plasmático con lo que aumenta nuevamente el efecto compresivo local. Es por este mecanismo por lo que la valoración de la gravedad y el pronóstico de una hemorragia cerebral se demoran de 24 a 48 horas hasta la total definición el área afectada. Las causas más frecuentes de hemorragia cerebral son la hipertensión y los aneurismas cerebrales.