L'edema vasogenico è secondario alla rottura delle giunzioni occludenti endoteliali che costituiscono la barriera emato-encefalica. La rottura di queste giunzioni provoca lo stravaso delle proteine intracellulari e del plasma nello spazio extracellulare del parenchima cerebrale circostante. Questo tipo di edema è generalmente limitato alla sostanza bianca cerebrale. I meccanismi che contribuiscono alla disfunzione della barriera emato-encefalica possono essere di natura fisica, quali l'ipertensione arteriosa od i traumi, o di natura chimica; in particolare molecole vasoattive o distruttive nei confronti dell'endotelio prodotte ad esempio dai tumori. 