顱腦動脈硬化是指顱內外為腦神經供血的血管發生動脈粥樣硬化，動脈粥樣硬化是全身性疾病，可能不止於顱內外的血管病變，可能伴有其他全身血管出現病變。為腦供血的細胞、血管出現動脈粥樣硬化，包括頸總動脈、頸內動脈、椎動脈、基底動脈等。

顱內有Willis環、大腦前動脈、大腦中動脈、大腦後動脈、椎-基底動脈，以及各種穿通動脈，上述動脈發生結構改變，血管內中膜增厚，形成動脈粥樣硬化斑塊。斑塊層層累積，造成管腔狹窄或者完全閉塞，導致缺血性腦血管病，上述情況為顱內動脈粥樣硬化。