雖然相對於手術切除，大多數腦動靜脈畸介入栓塞治療的風險較小，但由於血管畸形結構的複雜性，腦血管的特殊功能性，腦血流改變的不可預知性以及栓塞材料的不可控性，仍然有一定的手術意外發生。按照等分析的一組病例，腦動靜脈畸栓塞術術後死亡的風險為1~2％，嚴重損傷的風險為1.5％，輕度和短暫損傷的發生率分別為9％和11％，新發癲癇（即手術前無癲癇發作，術後新出現癲癇症狀）的發生率為3％。造成上述結果的原因可能為腦出血、腦栓塞等等。
腦出血可能發生在手術中或手術後。術中腦出血的可能與操作有關，更多的則可能與腦動靜脈畸的特殊結構有關；術後出血則可能與“正常灌注壓突破”有關，亦可能與殘留的畸形團有關。所謂“正常灌注壓突破”，是指腦動靜脈畸周邊腦組織內的小動脈及毛細血管不能在畸形栓塞之後適應突然增加的血流量和壓力，導致出血。無論是術中還是術後出血，其嚴重程度與出血量的大小有關，嚴重時可能有生命危險，必要時還需要手術清除血腫，根據情況可能需要同時作畸形的切除手術，術後可能遺留一定的神經功能障礙。若血腫量小，醫生也會根據情況在密切觀察的情況下進行保守藥物治療。
腦梗塞或腦栓塞則更多與栓塞材料的異位栓塞有關。所謂異位栓塞，就是在介入栓塞的過程中，栓塞材料造成的血管畸形臨近或遠隔部位正常腦組織或顱神經供血動脈栓塞，從而導致相應神經功能缺損的併發症。在將微導管插入到畸形供血動脈的過程中，期望能儘可能接近畸形團，這是因為畸形的供血動脈在遠離畸形團的近端可能還存在向正常腦組織供血的分支，醫生在栓塞畸形團的過程中需要避免這些正常供血動脈被栓塞材料堵塞，因此要儘可能接近畸形團，以減少正常腦供血動脈栓塞的風險。但是，由於動靜脈畸形的血流量大，某些小的正常供血動脈由於“盜血”顯影不良或者不顯影，而由於畸形供血動脈通常極為迂曲，插入越深發生這些動脈出血的危險性則越大。因此，在這種情況下，較早地注射栓塞材料可能會發生原來不顯影的正常供血動脈的栓塞。另外，由於各供血動脈通過畸形團發生交通，通過一支供血動脈栓塞，栓塞材料可能經畸形團彌散到其他供血動脈，彌散過多時可能造成其近端的正常供血動脈栓塞；再者，液體栓塞材料除了可以順血流向前彌散外，還可能向供血動脈近端返流，這些都可能造成正常腦供血動脈的栓塞，在側枝代償不足的情況下，可能造成相應區域腦組織缺血壞死，引起一定的神經功能缺失，該併發症的嚴重程度與畸形和異位栓塞的部位和麵積有關。
另外，採用聚合膠栓塞材料栓塞腦動靜脈畸M時，醫生通常希望儘可能經一支供血動脈栓塞較大範圍的畸形團，這樣可能需要持續較長時間的注射，可能帶來一定距離的返流。在這種情況下，微導管頭端可能被聚合膠粘住。這時，如果貿然拔管，極有可能過度牽拉畸形團內的膠，導致畸形團周邊的小血管撕裂，發生出血。所以，在反覆嘗試以後，醫生可能會選擇將微導管留在體內，而不是拔除微導管。
但是無論如何，正如前面所講的，與血管畸形本身面臨的風險，介入栓塞發生這種嚴重併發症的風險相對較小，而且即使出現上述意外情況，大多數僅造成輕微或短暫的功能缺損，因此，對於自然病程中風險較大的患者，醫生在權衡利弊的情況下還是會建議積極進行治療。
