Moždani udari mogu biti jedan od dva tipa: ishemični moždani udar ili hemoragijski moždani udar. Velika većina moždanih udara, procijenjenih na 80%, je ishemijskog tipa. Ova vrsta moždanog udara uključuje suženje dotoka krvi u mozak, što uzrokuje prekid oksigenacije moždanih stanica. Hemoragijski moždani udar karakterizira pucanje krvne žile ili teško oštećenje glave, što također uzrokuje prekid u opskrbi krvlju, dok izljev krvi nadražuje i oštećuje tkivo. Hemoragijski moždani udari su potencijalno daleko smrtonosniji zbog brzog početka i teških oštećenja koja se mogu pojaviti u kratkom vremenskom razdoblju od rupture aneurizme ili venske malformacije.
Ishemijski moždani udar može biti uzrokovan nizom čimbenika. Najčešća je tromboza, u kojoj krvni ugrušak ograničava ili prekida dotok krvi u dio mozga. Početak ishemijskog moždanog udara uzrokovanog trombozom može biti vrlo spor, budući da se ugrušak tijekom vremena nakuplja i postupno smanjuje protok krvi. Pažljivi medicinski stručnjak može otkriti znakove nadolazećeg trombotičkog moždanog udara i poduzeti preventivne mjere. Brojne bolesti i upale mogu uzrokovati stvaranje ugrušaka u velikim i malim krvnim žilama, a mnogi bolesnici preventivno uzimaju razrjeđivače krvi kako bi spriječili stvaranje krvnih ugrušaka.
Ova vrsta moždanog udara također može biti uzrokovana embolijom, koja nastaje kada se krvni ugrušak odvoji ili drugi komadić krhotina uđe u krvotok i tako blokira protok krvi. Ishemijski moždani udar uzrokovan embolijom obično nastaje vrlo brzo, a prilikom liječenja potrebno je hitno otkriti odakle je embolija nastala kako bi se spriječio ponovni moždani udar. Embolija je obično uzrokovana krvnim ugrušcima, ali drugi komadi tvari također mogu biti krivac, uključujući srž iz slomljenih kostiju, masnoću, plak iz bolesnih arterija, bakterije ili stanice raka. Srčani incidenti također mogu uzrokovati ishemijski moždani udar smanjenjem dotoka krvi u sve dijelove tijela.
Hemoragijski moždani udar naziva se i cerebralno krvarenje, a nastaje kada moždana žila pukne ili počne krvariti. Hemoragijski moždani udar može uzrokovati ozbiljna oštećenja, ne samo zato što ograničava protok krvi poput ishemijskog moždanog udara, već i zato što krv iz puknuća ili oštećene žile može ozlijediti okolno tkivo. Često se u slučaju hemoragičnog moždanog udara povećava interkranijalni tlak i mora se smanjiti kako bi se spriječile ozbiljne ozljede. Traume, poremećaji krvarenja, neke ilegalne droge i hipertenzija mogu uzrokovati smrtonosne nakupine krvi u mozgu i rezultirati hemoragijskim moždanim udarom. Neki moždani udari, koji se nazivaju subarahnoidalni, uzrokuju krvarenje u cerebrospinalnu tekućinu oko mozga i vrlo brzo povećanje tlaka što može rezultirati smrću ili komom.