Aivohalvaukset voivat olla kahta tyyppiä: iskeeminen aivohalvaus tai verenvuotohäiriö. Valtaosa aivohalvauksista, arviolta 80%, ovat iskeemisiä. Tämäntyyppiseen aivohalvaukseen liittyy aivojen verenkierron supistuminen, joka aiheuttaa keskeytyksen aivosolujen hapetuksessa. Hemorragiselle aivohalvaukselle on tunnusomaista verisuonen repeämä tai vakava pään vaurio, mikä aiheuttaa myös verenkierron katkeamisen, kun taas veren tulva ärsyttää ja vahingoittaa kudosta. Verenvuotohalvaukset ovat potentiaalisesti paljon tappavampia, koska ne alkavat nopeasti ja aiheuttavat vakavia vaurioita, jotka voivat ilmetä lyhyessä ajassa aneurysman repeämästä tai laskimovammasta.
Iskeeminen aivohalvaus voi johtua useista tekijöistä. Yleisin on tromboosi, jossa verihyytymä rajoittaa tai katkaisee veren virtauksen osaan aivoja. Tromboosin aiheuttaman iskeemisen aivohalvauksen puhkeaminen voi olla hyvin hidasta, koska hyytymä kerääntyy ajan myötä ja vähentää asteittain verenkiertoa. Huolellinen lääketieteen ammattilainen voi havaita lähestyvän tromboottisen aivohalvauksen merkit ja ryhtyä ennaltaehkäiseviin toimenpiteisiin. Useat sairaudet ja tulehdukset voivat aiheuttaa hyytymien muodostumista suuriin ja pieniin verisuoniin, ja monet potilaat ottavat veren ohentimia varotoimenpiteenä verihyytymien muodostumisen estämiseksi.
Tämäntyyppinen aivohalvaus voi johtua myös emboliasta, joka ilmenee, kun verihyytymä katkeaa tai toinen roska pääsee verenkiertoon, mikä estää veren virtauksen. Yleensä embolian aiheuttama iskeeminen aivohalvaus alkaa hyvin nopeasti, ja lääketieteellistä hoitoa haettaessa on kiireellisesti selvitettävä, mistä embolia on peräisin, jotta estetään uusi aivohalvaus. Embolia johtuu yleensä verihyytymistä, mutta myös muut ainepalat voivat olla syyllisiä, mukaan lukien murtuneiden luiden luuydin, rasva, sairaiden valtimoiden, bakteerien tai syöpäsolujen plakki. Sydänongelmat voivat myös aiheuttaa iskeemisen aivohalvauksen vähentämällä veren virtausta kaikkiin kehon osiin.
Hemorragista aivohalvausta kutsutaan myös aivoverenvuotoon, ja se tapahtuu, kun aivojen suoni repeytyy tai alkaa vuotaa. Verenvuoto aivohalvaus voi aiheuttaa vakavia vaurioita, ei vain siksi, että se rajoittaa verenkiertoa kuten iskeeminen aivohalvaus, vaan myös siksi, että purskeen tai vaurioituneen verisuonen veri voi vahingoittaa ympäröivää kudosta. Usein kallonsisäinen paine kasvaa verenvuotohäiriön yhteydessä ja sitä on vähennettävä vakavien vammojen estämiseksi. Traumat, verenvuotohäiriöt, jotkut laittomat lääkkeet ja kohonnut verenpaine voivat kaikki aiheuttaa kuolemaan johtavan veren kertymisen aivoihin ja johtaa verenvuotohäiriöön. Jotkut aivohalvaukset, joita kutsutaan subaraknoidaalisiksi aivohalvauksiksi, aiheuttavat verenvuotoa aivo -selkäydinnesteeseen ja erittäin nopean paineen nousun, joka voi johtaa kuolemaan tai koomaan.