急性细菌性感染为主要病因，如败血症、肺炎、痢疾、伤寒、猩红热、白喉、肾盂肾炎等，其次由流感病毒、副流感病毒、合胞病毒、腺病毒引起的急性呼吸道感染和疟疾亦可引起该病。
毒血症、代谢紊乱和缺氧也是主要发病机理。
能引起急性中毒性脑病的生产性毒物主要有两大类。
亲神经性毒物
包括1、金属、类金属及其化合物;如铅、锰、汞、铊、砷、四乙基铅、羰基镍、三烃基锡等。金属通过抑制酶，干扰微量元素，影响细胞的水和电解质平衡，能量代谢，以及扰乱中枢神经介质等而损害神经细胞的功能和结构。2、溶剂：如苯、甲苯、二甲苯、汽油、苯乙烯、二硫化碳、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳、甲醇、氯乙醇、乙酸丁酯、环氧乙烷等。有机溶剂能溶于中枢神经系统的类脂质，改变血脑屏障和神经细胞的通透性而损害神经细胞。3、卤代烃：如溴甲烷、氯甲烷等。4、农药;如有机磷农药、有机氯农药、有机氟农药都是较强的亲神经性毒物。
窒息性毒物
导致脑组织缺氧。如一氧化碳、氰化物、硫化氢、苯的氨基、硝基化合物，二氧化碳、甲烷、氮等使脑组织缺氧，并通过反应性脑血管变化以及细胞膜钠、钾泵障碍，可引起严重的脑水肿。以上毒物通过直接损害和血液动力学障碍，可使中枢神经系统发生各种病理变化。
