正常颅内脑血管构成由动脉供血，动脉分支形成毛细血管网，血流经过毛细血管网汇集成小静脉，汇集成静脉，回入心脏。动脉压明显高于静脉压，而动静脉瘘的构成则由于动脉血管跳过毛细血管网直接与静脉进行连通，导致动脉高压直接传至静脉，静脉血管压力迅速升高，静脉血管壁逐渐扩张，引起颅内占位。此外，亦对颅内静脉血管壁造成危害，严重可导致静脉血栓形成，进而引起静脉血管破裂发生脑出血症状。