没有哪一个大型的前瞻性研究能够明确地阐明围术期脑卒中的机制。Kam和Calcroft27等认为有可能的机制包括低血压、心源性血栓（尤其是房颤或心室壁运动异常）、粥样斑块导致血栓或栓塞（或者和脑血管储备破坏相关的血流动力学脑卒中）和围术期高凝状态。围术期脑卒中倾向于发生在术后周。23,27因此推测手术打击在脑卒中的成因中有重要地位。大多数的脑卒中来源于血栓或栓塞，但是也有些来源于围术期生理环境改变情况下脑血管储备能力的缺陷。
高凝状态是围术期应激反应的结果。28病人和手术的综合因素使产生血栓或栓塞的可能性增加，从而导致缺血性脑卒中。病人的静脉和大动脉之间异常的解剖通路也可能是一个特别的危险因素。一些情况可能导致局部血流下降，包括外科操作、脑或颈动脉狭窄、头部位置、或心室壁低动力（或无动力）导致的低心排。尤其是头部的位置，如前所述，会增加椎基底系统的风险。心律失常，特别是房颤，也是非常重要的因素。房颤在术后相对常见，并有可能是术后发生脑卒中的另一个原因。围术期红细胞增多症虽然不常见，但也可能引起血栓形成。在颈动脉上或附近操作对栓塞现象尤其危险。
