Stroke mungkin salah satu dari dua jenis: stroke iskemik atau stroke hemoragik. Sebagian besar stroke, diperkirakan 80%, adalah tipe iskemik. Jenis stroke ini melibatkan penyempitan suplai darah ke otak, menyebabkan gangguan oksigenasi sel-sel otak. Stroke hemoragik ditandai dengan pecahnya pembuluh darah atau kerusakan parah di kepala, yang juga menyebabkan terhentinya suplai darah, sedangkan banjir darah mengiritasi dan merusak jaringan. Stroke hemoragik berpotensi jauh lebih mematikan karena onsetnya yang cepat dan kerusakan parah yang dapat terjadi dalam waktu singkat dari pecahnya aneurisma atau malformasi vena.
Stroke iskemik dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Yang paling umum adalah trombosis, di mana bekuan darah membatasi atau memotong aliran darah ke bagian otak. Timbulnya stroke iskemik yang disebabkan oleh trombosis bisa sangat lambat, karena gumpalan terbentuk dari waktu ke waktu dan secara bertahap mengurangi aliran darah. Seorang profesional medis yang penuh perhatian dapat mendeteksi tanda-tanda stroke trombotik yang akan datang dan mengambil langkah-langkah pencegahan. Sejumlah penyakit dan peradangan dapat menyebabkan pembentukan gumpalan di pembuluh darah besar dan kecil, dan banyak pasien menggunakan pengencer darah sebagai tindakan pencegahan untuk mencegah pembentukan gumpalan darah.
Jenis stroke ini juga dapat disebabkan oleh emboli, yang terjadi ketika gumpalan darah pecah atau serpihan lain memasuki aliran darah, sehingga menghalangi aliran darah. Biasanya, stroke iskemik yang disebabkan oleh emboli memiliki onset yang sangat cepat, dan ketika melakukan perawatan medis, sangat penting untuk mencari tahu dari mana emboli itu berasal untuk mencegah terjadinya stroke lain. Emboli biasanya disebabkan oleh gumpalan darah, tetapi potongan materi lain juga bisa menjadi penyebabnya, termasuk sumsum dari tulang yang patah, lemak, plak dari arteri yang sakit, bakteri, atau sel kanker. Insiden terkait jantung juga dapat menyebabkan stroke iskemik dengan mengurangi aliran darah ke seluruh bagian tubuh.
Stroke hemoragik juga disebut pendarahan otak, dan itu terjadi ketika pembuluh darah di otak pecah atau mulai berdarah. Stroke hemoragik dapat menyebabkan kerusakan parah, tidak hanya karena membatasi aliran darah seperti stroke iskemik, tetapi juga karena darah dari pembuluh yang pecah atau rusak dapat melukai jaringan di sekitarnya. Seringkali, tekanan interkranial meningkat pada kasus stroke hemoragik dan harus dikurangi untuk mencegah cedera serius. Trauma, gangguan pendarahan, beberapa obat-obatan terlarang, dan hipertensi semuanya dapat menyebabkan penumpukan darah yang fatal di otak dan mengakibatkan stroke hemoragik. Beberapa stroke, yang disebut stroke subarachnoid, menyebabkan pendarahan ke dalam cairan serebrospinal di sekitar otak dan peningkatan tekanan yang sangat cepat yang dapat mengakibatkan kematian atau koma.