L'aterosclerosi e la necrosi cistica della tonaca media arteriosa sono le due cause maggiori per lo sviluppo di aneurismi aortici. La sifilide è un'ulteriore (rara) causa di aneurismi dell'arco aortico. In tutti i casi, un aneurisma rappresenta un'entità patologica progressiva, in quanto ad ogni incremento del diametro del vaso corrisponde un aumento della tensione radiale (legge di Laplace) sulla parete. L'aterosclerosi irrigidisce la parete arteriosa; questa perdita di elasticità non permette di assecondare l'onda pressoria sistolica, con progressiva degenerazione dilatativa a tutto spessore dell'aorta. Alcuni difetti genetici del tessuto connettivo, come la sindrome di Marfan, rappresentano una condizione di rischio per lo sviluppo di aneurismi dell'aorta toracica.