组织学检查发现动脉瘤壁仅存一层内膜，缺乏中层平滑肌组织，弹性纤维断裂或消失。瘤壁内有炎性细胞浸润。电镜下可见瘤壁弹力板消失。巨大动脉瘤内常有血栓形成，甚至钙化，直栓分层呈”洋葱”状。动脉瘤为囊性，呈球形或浆果状。外观紫红色，瘤壁极薄，术中可见瘤内的血流旋涡。瘤顶部更为薄弱，98%的动脉瘤出血位于瘤顶。破裂的动脉瘤周围被血肿包裹，瘤顶破口处与周围组织粘连。
依动脉瘤位置将其分为
①颈内动脉系统动脉瘤
约占颅内动脉瘤的90%，包括颈内动脉-后交通动脉瘤，前动脉-前交通动脉瘤，中动脉动脉瘤;
②椎基底动脉系统动脉瘤
约占颅内动脉瘤的10%，包括椎动脉瘤、基底动脉瘤和大脑后动脉瘤。 动脉瘤直径小于0.5cm属于小型，直径在0.6—1，5cm为一般型，直径在1.6 —2.5cm属大型，直径大于2.5cm的为巨大型。直径小的动脉瘤出血机会较多。颅内多发性动脉瘤约占20%，以两个者多见，亦有三个以上的动脉瘤。