Os derrames podem ser de dois tipos: derrame isquêmico ou derrame hemorrágico. A grande maioria dos acidentes vasculares cerebrais, estimados em 80%, são do tipo isquêmico. Este tipo de acidente vascular cerebral envolve uma constrição do suprimento de sangue ao cérebro, causando uma interrupção na oxigenação das células cerebrais. O AVC hemorrágico é caracterizado pela ruptura de um vaso sanguíneo ou lesão grave da cabeça, que também provoca a interrupção do suprimento sanguíneo, enquanto o fluxo de sangue irrita e danifica o tecido. Os acidentes vasculares cerebrais hemorrágicos são potencialmente muito mais mortais devido ao seu início rápido e aos graves danos que podem ocorrer em um curto período de tempo a partir da ruptura de um aneurisma ou malformação venosa.
O AVC isquêmico pode ser causado por vários fatores. A mais comum é a trombose, na qual um coágulo sanguíneo restringe ou corta o fluxo de sangue para uma parte do cérebro. O início de um acidente vascular cerebral isquêmico causado por trombose pode ser muito lento, pois o coágulo se acumula com o tempo e reduz gradualmente o fluxo sanguíneo. Um profissional médico atento pode detectar os sinais de acidente vascular cerebral trombótico que se aproxima e tomar medidas preventivas. Uma série de doenças e inflamações podem causar a formação de coágulos nos vasos sanguíneos grandes e pequenos, e muitos pacientes tomam anticoagulantes como precaução para prevenir a formação de coágulos sanguíneos.
Esse tipo de derrame também pode ser causado por embolia, que ocorre quando um coágulo de sangue se rompe ou outro fragmento entra na corrente sanguínea, bloqueando assim o fluxo de sangue. Normalmente, o AVC isquêmico provocado por embolia tem um início muito rápido e, ao buscar tratamento médico, é urgente descobrir onde se originou a embolia para prevenir a ocorrência de outro AVC. A embolia geralmente é causada por coágulos sanguíneos, mas outros pedaços de matéria também podem ser os culpados, incluindo medula óssea de ossos quebrados, gordura, placa de artérias doentes, bactérias ou células cancerosas. Incidentes relacionados ao coração também podem causar acidente vascular cerebral isquêmico, reduzindo o fluxo de sangue para todas as partes do corpo.
O derrame hemorrágico também é chamado de hemorragia cerebral e ocorre quando um vaso no cérebro se rompe ou começa a sangrar. O derrame hemorrágico pode causar danos graves, não apenas porque restringe o fluxo sanguíneo como um derrame isquêmico, mas também porque o sangue da explosão ou do vaso danificado pode causar lesões no tecido circundante. Freqüentemente, a pressão intercraniana aumenta no caso de acidente vascular cerebral hemorrágico e deve ser reduzida para evitar lesões graves. Trauma, distúrbios hemorrágicos, algumas drogas ilegais e hipertensão podem causar acúmulos fatais de sangue no cérebro e resultar em derrame hemorrágico. Alguns derrames, chamados derrames subaracnóideos, causam sangramento no líquido cefalorraquidiano ao redor do cérebro e um aumento muito rápido de pressão que pode resultar em morte ou coma.