急性細菌性感染為主要病因，如敗血症、肺炎、痢疾、傷寒、猩紅熱、白喉、腎盂腎炎等，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瘧疾亦可引起該病。
毒血癥、代謝紊亂和缺氧也是主要發病機理。
能引起急性中毒性腦病的生產性毒物主要有兩大類。
親神經性毒物
包括1、金屬、類金屬及其化合物;如鉛、錳、汞、鉈、砷、四乙基鉛、羰基鎳、三烴基錫等。金屬通過抑制酶，干擾微量元素，影響細胞的水和電解質平衡，能量代謝，以及擾亂中樞神經介質等而損害神經細胞的功能和結構。2、溶劑：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、環氧乙烷等。有機溶劑能溶於中樞神經系統的類脂質，改變血腦屏障和神經細胞的通透性而損害神經細胞。3、鹵代烴：如溴甲烷、氯甲烷等。4、農藥;如有機磷農藥、有機氯農藥、有機氟農藥都是較強的親神經性毒物。
窒息性毒物
導致腦組織缺氧。如一氧化碳、氰化物、硫化氫、苯的氨基、硝基化合物，二氧化碳、甲烷、氮等使腦組織缺氧，並通過反應性腦血管變化以及細胞膜鈉、鉀泵障礙，可引起嚴重的腦水腫。以上毒物通過直接損害和血液動力學障礙，可使中樞神經系統發生各種病理變化。
