1、血流动力学与血液成分异常学说
脑动脉粥样硬化等病因，可使颈动脉和椎-基底动脉系统闭塞或狭窄，此时，在脑局部供血只能勉强维持的状态下，如有侧支循环障碍，例如患者突然发生一过性血压过低，脑血流量减少，而导致TCIA发作，待血压回升，侧支循环恢复时，临床症状又消失。
由此有人认为血压下降过快和幅度过大是产生脑缺血的原因之一。但由于脑血循环自动调节作用，血压下降时，脑血流阻力也下降，故血压下降未必会影响脑血流量，只有在脑动脉狭窄、脑血循环自动调节障碍、血压下降低于临界水平时才会出现临床症状。
此外，各种影响血氧、血糖、血脂以及血液黏滞度和凝固性的改变和血液病理状态(红细胞增多症、白血病、异常蛋白血症、血小板增多症)，以及影响心输出量的疾病如心律不齐、房室传导阻滞、心肌损害，亦可使脑局部血流量突然减少成为TCIA的诱发因素。脑微动脉在长期痉挛和高血压的机械性冲击的影响下，可发生纤维性坏死、管腔阻塞，其支配的脑组织可因血液供应被暂时中断而导致脑缺血发作。
2、微栓塞学说短暂性脑缺血发作的重要发病机制是微栓塞学说
本学说认为，颈内动脉或椎-基底动脉系统动脉硬化狭窄处的附壁血栓脱落、胆固醇结晶脱落、硬化斑块脱落及其中的血液分解物、血小板聚集物等游离脱落后形成的微栓塞，阻塞了脑部动脉，引起局部缺血症状。由于机体的自身调节作用，在血管内的微血栓是一个不断产生又不断被溶解的过程，特别是在脑动脉硬化的患者中，胆固醇斑块不断向血液中脱落小的碎屑，这些小的粒子在层流的血液中往往被运送到同一下级血管中，当这种小的脱落物在微小动脉中不能通过时，即出现了小的脑动脉栓塞，这就是为什么TCIA反复发作的患者往往表现出同一临床体征的原因。由于TCIA的病因大多与动脉粥样硬化有关，这些动脉粥样硬化发生的微栓子可来自颈内动脉颅外段，也可因颈部动脉受压或损伤(如颈部按摩)而致。
3、脑血管痉挛学说：脑血管痉挛是由于颈内动脉系统或椎-基底动脉系统有动脉硬化斑块、管腔狭窄，使该处产生血流漩涡，为维持脑血流量，当血流漩涡也加速时，对该区动脉壁引起机械性刺激，导致动脉局部血管痉挛而出现短暂性脑缺血发作，漩涡减速时，血流恢复正常。临床症状消失。
4、血管因素学说：颈部动脉扭曲、过长、打结或椎动脉受颈椎骨增生骨刺压迫，当转头时即可引起TCIA发作。