La mayor parte de las hemorragias subaracnoideas no traumáticas se producen por ruptura de un aneurisma. De estas aproximadamente, el 85% se produce por la ruptura de alguno situado en la parte inferior del polígono de Willis. Los aneurismas gigantes de más de 2 cm de diámetro aparecen en las mismas localizaciones que los de menor tamaño. Las tres localizaciones más frecuentes son la arteria carótida interna intracraneal, la bifurcación de la arteria cerebral media y la parte superior de la arteria basilar

El saco aneurismático es histológicamente una pared arterial adelgazada, de tejido fibroso con solo la capa íntima y la adventicia, sin componente muscular con disgregación y rotura de las capas de fibras elásticas. Se atribuye el aneurisma a un estrés hemodinámico y a la hipertensión arterial.