病因
腦白質病是一組至21世紀初具體原因尚不甚明確的中樞神經系統脫髓鞘性疾病。它可以是神經系統疾病如感染、中毒、退行性變、外傷后、梗塞缺乏等的繼發表現。較常見的病因如：
1、遺傳因素：在歐美白人多發性硬化癥患者中HLA-A3，-B7和-DW2抗原陽性者較多；而異染性腦白質營養不良患者就是一種常染色體隱性遺傳性疾病。
2、人文地理因素：其中如多發性硬化癥在寒溫帶多見，熱帶則較少。歐洲人發病率高，而東方、非洲人患病率較低；
3、感染因素：懷疑麻疹病毒、皰疹病毒和HIV病毒與多發性硬化癥有關；已證明乳多空病毒科的JC病毒和SV-40（Simian Virus 猴病毒）是進行性多灶性腦白質病的病原體；醫學界公認亞急性硬化性全腦炎由麻疹病毒引起。
4、中毒：由多種毒性因素引起的腦白質病包括顱腦照射；藥物治療，如某些抗腫瘤藥、抗生素及免疫制劑；濫用藥物，如甲苯、乙醇、海洛因等；還有環境毒素等。
5、血管性疾病：是成人（尤其是老年人）最常見的，臨床多有高血壓、動脈硬化病史，且伴有反復多發梗死及腦萎縮。
6、腎上腺白質營養不良：最常見于兒童，成人多見于20~30歲男性，有腎上腺功能不全、性機能減退、小腦共濟失調和智力減退。
病理
腦白質主要由神經纖維構成，有髓纖維由軸突髓鞘和Schwann細胞構成，髓鞘基本為同心環狀纏繞的雙層單位膜，髓鞘是神經纖維的主要組成部分，具有保護和營養神經纖維作用，任何原因的髓鞘異常均可引起臨床發病。
腦白質對各種有害刺激的典型反應是髓鞘的變化，髓鞘的異常改變是腦白質病影像表現異常的基礎，脫髓鞘病變是一種髓鞘正常形成和被供養維持后又被內源或外源致病因素破壞的疾病，主要累及腦深部白質，腦室周圍，其病理改變認為與腦室周圍白質髓鞘含量降低，室管膜細胞丟失，側腦室前角附近膠質增生，室管膜周圍間隙細胞外液含量增加及軸突變少有關。
大腦白質由兩組動脈供應，一組為向心性來自大腦動脈稱為髓內動脈，另一組為離心性來自腦室動脈。它們的吻合區在腦室旁。這些動脈若有狹窄或阻塞則會引起局限性病損。大腦的靜脈引流特點是除弓狀纖維處多會受損。由于腦室周圍深部白質主要是由穿支動脈供血，它們很少或完全沒有側支循環，在距離腦室壁3-10cm范圍內的終末區為分水嶺區，這樣的解剖特點決定了該區白質易受到缺血的影響。從以上情況看，無論是靜脈回流障礙還是分水嶺的缺血，以及各種原因引起的腦水腫，最終均會導致缺血缺氧性脫髓鞘改變。