(一)发病原因
动脉粥样硬化是最常见的闭塞性病因，极少数属于先天性，罕见于胸部外伤，无脉症，巨细胞动脉炎，栓塞或瘤栓。
1.动脉粥样硬化性 锁骨下或头臂干粥样硬化常同时在颅外颈部其他血管也有同样的损害。如一组168例中，经血管造影证实，80%同时存在着颈总、颈内、颈外或椎动脉损害。另一组74例成人患者中，37例(57.8%)同时有其他颈部血管损害，并以颈内动脉者最常见，这是由于动脉粥样硬化是一种全身性血管损害的缘故。
2.先天性 Pieroni(1972)报告一例经血管心脏电影照相证实的先天性锁骨下动脉盗血，该例锁骨下动脉近心段闭锁。作者复习以往26例，指出先天性患者常同时有心血管缺陷。即本综合征如发生在主动脉弓左位或主动脉弓有缩窄时，则同时多存在着动脉导管未闭和室间隔缺损;如为主动脉弓右位，则常有法洛四联症。主动脉弓为右位，亦可见主动脉弓正常，锁骨下动脉呈局限性发育不良、闭锁或孤立。罕见的报告还有双侧锁骨下动脉近心段发育不良，同时有主动脉缩窄而出现双侧盗血者。
3.医源性 有报道对12例法洛四联症，施行Blalock Taussig手术时，当将锁骨下动脉近心段和肺动脉吻合后，血管造影证实有“锁骨下动脉盗血”;其中7例出现了基底动脉供血不足的症状。此外由于右锁骨下动脉起于主动脉，且并行于食管的后面，对患畸形性吞咽困难者，进行血管手术矫正时，也能引起本综合征。
4.外伤性 车祸使胸部受伤，在锁骨下动脉上，椎动脉起始处的近心侧发生挫伤性血栓形成，从而导致本综合征。
5.其他 如风湿性心脏病并发左锁骨下动脉第一段栓塞，无脉症，转移性癌栓和巨细胞动脉炎。
(二)发病机制
1.“盗血”是虹吸作用所引起 在正常生理情况下，颅内动脉的动脉压低于主动脉弓或其分支的压力，以保持正常的颅内供血。当这种压力梯度发生颠倒，血液则可由头部向心脏方向逆流或流往上肢。“锁骨下动脉盗血”就是由于病变使锁骨下动脉的压力低于基底动脉的结果(Fields等，1972)。动物实验发现，当急性闭塞狗的右锁骨下动脉近心侧时，引起右椎动脉血流逆行，这种血流逆行取决于全身血压和右椎-锁骨下动脉联结处的血压差，当血压差增加时，即引起血流逆行(Sammartino等，1964)。
2.引起锁骨下动脉盗血的因素 在锁骨下动脉或头臂干近心侧有闭塞，但并不都发生“盗血”现象。产生椎动脉血流逆行，要有许多生理或解剖上的因素，其中最重要的是锁骨下动脉狭窄的程度，这在有盗血的患者，其两上肢收缩压差常较不发生盗血者要大。此外，还要看侧支循环的情况。
3.“盗血”的方式
(1)一侧锁骨下或头臂干近心段闭塞时,血液流动方向为对侧椎动脉→基底动脉→患侧椎动脉→患侧锁骨下动脉的远心段。
(2)头臂干闭塞时,除按上述方式外，同时血液经由后交通动脉→患侧颈内动脉→颈总动脉→患侧锁骨下动脉的远心段。
(3)左锁骨下动脉和右侧头臂干同时狭窄,血液经两侧后交通动脉→基底动脉→两侧椎动脉→两侧锁骨下动脉的远心段。
Vollmer等(1973)将所见40例分为：①椎动脉-椎动脉(占66%);②颈动脉-基底动脉(占26%);③颈外动脉-椎动脉(占6%);④颈动脉-锁骨下动脉(占2%)盗血方式。该氏并指出，只有患侧颈内动脉发生闭塞性损害时，才会出现颈外动脉-椎动脉分流。
4.“盗血”时侧支循环的意义
当锁骨下动脉盗血时，侧支循环的出现是对阻塞的一种反应。脑血管造影常见下列5种侧支循环：①椎动脉和椎动脉;②甲状腺动脉和甲状腺动脉;③颈升动脉和同侧椎动脉及椎前动脉的分支;④同侧颈升动脉和椎动脉的分支;⑤颈外动脉的枕支和同侧椎动脉的肌支(枕椎吻合)。