动脉血栓形成的三个主要原因是血管内皮损伤、血液凝固性增高以及血液流动速度缓慢或者出现湍流。
动脉硬化斑块有利于涡流形成，为血栓形成创造了一定的条件。在动脉粥样硬化斑块破裂时，血小板在局部凝聚形成白色血栓，同时凝血因子被组织因子激活，从而诱发凝血瀑布效应。
在反应初期，局部形成的凝血酶不断被血流冲走，就无法在局部形成高浓度凝血酶，则不易形成红色血栓。随着白色血栓不断增大，局部血流减缓，并在白色血栓远端形成湍流，而白色血栓远心端会形成高浓度凝血酶，其会将可溶性纤维蛋白原转变为不溶性纤维蛋白，从而使纤维蛋白网络血细胞形成红色血栓。因此，动脉血栓的头部一般是白色血栓，尾部是红色血栓，中间是混合血栓。