心肌缺血的根本原因是冠状动脉对心肌的供血、供氧，无法满足心肌对氧气的需求。具体的病因可分为冠状动脉供血不足和心肌耗氧增多，都可以引起心肌痛。一般以供血不足为主，如冠心病、X综合征、冠状动脉痉挛、心肌桥、心律失常等，具体如下：
1、冠心病是最常见的引起心肌缺血的原因，心肌凭借冠状动脉供血，冠状动脉具有强大的代偿能力，当心脏需氧量增大时，冠状动脉可以扩张，从而使心肌供血量增加。当冠状动脉发生病变，不但可能使上述代偿机制无法发挥正常的作用，而且冠状动脉可能还会出现狭窄甚至闭塞，使心肌供氧急剧减少而引起胸痛，此为心肌缺血最重要的机制之一；
2、X综合征可产生心肌缺血症状，心电图可以观察到心肌缺血表现，但进行冠脉造影时会发现冠状动脉没有明显病变，这些病变病因不很明确；
3、血管痉挛性的心绞痛，又叫变异性心绞痛，常无明显的诱因下出现心肌缺血症状，与X综合征不同，冠状动脉造影可以观察到心绞痛时出现暂时的冠状动脉的痉挛、狭窄。使用扩张剂可以舒缓，该病目前认为是血管调节功能异常，而非冠状动脉病变引起。因为该病的患者大多为年轻人，除吸烟较多外，缺乏其他冠脉的危险因素，也没有表现冠心病的其它病理改变；
4、心肌桥，冠状动脉通常在外膜下的结缔组织内，若某一段穿梭于心肌内，这段心肌纤维就可以称为心肌桥。当心脏收缩时，可以压迫这段冠状动脉而引起心肌缺血，心动过速也可以引起心肌缺血。