A predileção da placa de ateroma pela bifurcação carotídea está relacionada com a forma geométrica do bulbo e a velocidade do fluxo, capazes de produzirem estresse na parede arterial, estimulando a formação da placa.

A insuficiência vertebrobasilar ocorre em consequência de fatores hemodinâmicos e embólicos, mas a maioria dos sintomas está correlacionada com hipoperfusão, ao contrário do que ocorre na doença carotídea, em que a embolia é a principal causa de isquemia.

Quando ocorre a oclusão da artéria carótida interna, a artéria carótida externa ipsilateral pode servir de origem emboligênica para o cérebro. Isso ocorre quando placas ulceradas na bifurcação, envolvendo a carótida externa, embolizam e seguem por esta, até a artéria oftálmica e sifão carotídeo, chegando à artéria cerebral média.

A intervenção cirúrgica para tratamento de estenose crítica de carótida interna, após um ataque isquêmico transitório ou um acidente vascular encefálico, tem maior benefício quando postergada a partir de duas semanas após o evento.

As lesões estenóticas sintomáticas das artérias carótidas e vertebrais, causadas por compressão extrínseca, são raras. Elas são mais comuns nas artérias carótidas, devido à proximidade com linfonodos, que podem aumentar de tamanho secundariamente a outras doenças (câncer metastático), ou ainda ao surgimento de tumores na própria parede da artéria (tumor do glomo carotídeo).