視網膜動脈阻塞發病的真正病理機制常很難確定。主要致病因素有血管壁的改變和血栓形成，血管痙攣，各種栓子及血管受壓等。多數情況下伴有偏頭痛、血粘度異常、血液病和外傷等誘因。
動脈壁改變與血栓形成：動脈硬化、高血壓等心血管系統疾病及全身或區域性的炎症性血管病如顳動脈炎、血栓性脈管炎、結節性動脈周圍炎，Behat病、Eales病、葡萄膜炎等)均可累及視網膜中央動脈，引起該動脈內膜增生或水腫，使管腔狹窄、內壁粗糙。由於血液衝力，狹窄處常留有間隙，當間隙尚剩有原管腔的三分之一時，臨床上可無表現，但在某些因素作用下如血栓形成、血管痙攣、血流灌注壓不足或眼壓升高等)，此間隙可突然關閉而發病。
動脈痙攣：急性高血壓病、腎性高血壓等引起動脈痙攣和慢性進行性高血壓病在全身小動脈廣泛硬化基礎上所導致的動脈痙攣，均可累及視網膜中央動脈引起其主幹或分支的一過性阻塞。
栓塞：本病很少由血迴圈中的栓子所引起。由栓子發生阻塞者，栓子常來源於心瓣膜及附近大動脈內壁脫落的贅生物。如細菌性心內膜炎時主動脈瓣、二尖瓣上的贅生物，大動脈粥樣硬化的斑塊及動脈瘤內的血栓等。栓子的病理檢查，發現含有鈣、膽固醇、中性脂肪及血小板等。此外，文獻中報道亦含有空氣、脂肪、腫瘤碎片、膿塊、寄生蟲及蟲卵等栓子。視網膜中央動脈在進入視神經及球內之前，由於在穿過視神經硬鞘膜級鞏膜篩板管徑變窄，為栓塞之好發部位，體積較小的栓子可發生於該動脈的某一分支。
血管受壓：視網膜中央動脈在眼眶和視神經內走行時經過幾個直角轉彎，經過篩板時管徑變小，這些解剖因素致使任何眶內壓增高或眼壓增高均可使血管受壓或受刺激痙攣和阻塞。如青光眼病人眼壓增高、視盤埋藏玻璃膜疣、鞏膜環扎術、或眼眶手術創傷、或過度電凝止血、球后腫瘤壓迫、或外傷球后出血等。均可致眶壓或眼壓增高導致動脈阻塞。
故視網膜中央動脈阻塞常為多因素致病，即既有血管病變的基礎，也合併有栓塞或其他誘因而綜合致病。
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