動脈交叉部管腔突然變狹，加上解剖形成鞍狀，因此栓子幾乎發生在動脈分叉部和分支開口處。如果病人以前有動脈硬化性病變引起狹窄，栓塞多在狹窄病變部位。Fogarty等報道了338例動脈栓塞，腹主動脈末端、髂動脈、股動脈和腘動脈是最常見的栓塞部，共302例。
栓塞發生后，動脈腔可部份或完全阻塞，引起下列病理生理變化：
①動脈痙攣
栓塞刺激動脈壁神經，通過交感神經血管舒縮中樞反射引起病變部位遠端血管及鄰近側支動脈強烈痙攣。血栓內大量凝集的血小板釋放出組織胺與5-羥色胺物質，這些物質會加重動脈痙攣。痙攣程度愈劇，缺血愈嚴重，發生壞疽的機會也愈大。
②繼發性血栓形成
形成痙攣使動脈本身滋養血管也可發生痙攣造成動脈壁血代障礙，血管內皮細胞受損，內彈力層增厚、斷裂、都是造成繼發性血栓形成的重要因素。栓塞遠段動脈內壓下降，造成血流緩慢、管腔萎癟、以及血栓收縮時放出凝血物質、以及紅細胞、白細胞、血小板釋放的二磷酸腺苷都能加速血液凝固。肌肉和神經組織產生少量前列素E，能抑制膠原纖維、凝血酶原、腎上腺素及二磷腺苷等有誘發血小板凝集的作用。當動脈栓塞后，栓塞鄰近組織的缺血、前列腺素產生量減少，可造成上述物質的增多，從而加速血栓的繁衍。