Táplálkozás vagy enzim hiány miatt a vérben megnő a koleszterin szint és egyéb érfalat károsító anyagcsere termékek. Az érfal megvastagodik, felrakódások jelennek meg rajta és a keresztmetszete lassan egyre szűkebbé válik. Az artériáknak két fajtája van, az egyik elasztikus, ezek a szívből kilépő és nagy erek. A másik típus falában simaizom van. Az érelmeszesedés másként hat a különböző típusokra.
Az ér szerkezetének középső részében a rugalmas elemek pusztulásnak indulnak, de a kollagén és kötőszövetes rostok ugyanakkor felszaporodnak, így tágulékonysága csökken az érfal megvastagodik és merevvé válik. A legbelső, intimának nevezett rétegében az érelmeszesedés úgy zajlik, hogy a sejtközötti állományban a mukopoliszacharid mennyiség megnő, a sejtekben pedig koleszterin és béta lipoproteidek rakódnak le. A kötőszöveti sejtek felszaporodása itt is megtörténik és a folyamatok eredményeként az ér belső részébe domborodó plakkok képződnek.
Ezekbe idővel kálcium rakódik le, ezért beszédes az érelmeszesegés megnevezés. Ez tojáshéj keménységű belső érfalat eredményez és mivel az a korábban tükörnél is simább felület érdessé, egyenetlenné válik, elősegítve a thrombus képződést. Az érelmeszesedés folyamatai révén az intima helyenként elhal és lelökődik, az érben fekélyek keletkezhetnek, melyek ha mélyebbre terjednek elvékonyítják az érfalat és aneurizmát és vérzést okozhatnak.
A simaizom tartalmú erekben az érelmeszesedés miatt az izomrostok száma lecsökken a középső rétegben, válaszul pedig a kötőszövet mennyisége itt is több lesz, viszont az intimán nem történik meg a jellegzetes érelmeszesedés. A betegség oka több tényezőből áll és esetenként más-más, de sokszor a valódi ok tisztázatlan maradhat. A filtrációs teória szerint a vérplazma egyes alkotóelemei átjutnak az érfalon, de az erek körüli nyirok kapillárisokon keresztül újból a vérkeringésbe jutnak. Stressz hatására az ér áteresztő képessége megnő, ezzel egy időben lezajló nyirok kapilláris károsodás következtében nem lesz teljes a visszaszívás, így a plazma alkotóelemei átitatják és megduzzasztják az érfalat.
Idős embereken, szinte kivétel nélkül felfedezhető az érelmeszesedés valamilyen mértékben. Magas vérnyomásban szenvedőknél hamarabb kialakul az érelmeszesedés. A túlzott telített zsír bevitele is hatással lehet az érelmeszesedés kialakulásában, de leginkább a koleszterin anyagcsere zavar a meghatározó ok. Egyes hormonok is befolyásolhatják a kialakulását. Például a szexuálhormonok, a tiroxin és az inzulin hiánya, valamint a glukokortikoid és a katekoklamin túltermelése.
