腸系膜上動脈栓塞的栓子主要來源于心臟，如心肌梗死后的壁栓，亞急性細菌性心內膜炎的瓣膜贅生物，風濕性心臟瓣膜病變處的贅生物和左心耳、左心房附壁血栓的脫落以及人工瓣膜置換術后形成的血栓脫落等；也有來源于大動脈粥樣硬化的附壁血栓或粥樣斑塊的脫落和膿腫或膿毒血癥的細菌栓子等。
腸系膜上動脈栓塞的發生也與腸系膜上動脈的解剖結構有關。腸系膜上動脈從腹主動脈分出，其分出角度很小。分出后的走行幾乎與腹主動脈平行，與血流的主流方向一致，加之管腔較粗，脫落的栓子易于進入，在血管狹窄處或分叉處導致血管栓塞。栓塞多見于結腸中動脈發出部或其下方3 ～10cm范圍內。