高血圧や糖尿病などによって動脈に負担がかかると、血管の内皮細胞に傷がつき、内皮が持っている動脈硬化を防ぐ働きが失われます。この状態を「内皮機能障害」と言い、動脈硬化の初期段階とされています。

次に、傷ついた内皮の隙間から血液中のLDL粒子（コレステロールを運んでいる粒子）が内膜に入り込み、さらに酸化を受けて酸化LDLに変化します。また、それを処理するために白血球の一種である単球も内膜へと入り込み、「マクロファージ」と呼ばれる状態に変身します。

マクロファージは酸化LDLを取り込んで、やがて死んでいきます。その結果、内膜の中にコレステロールや脂肪がお粥のような柔らかい沈着物となって蓄積し、内膜は次第に厚くなっていきます。このようにしてできた血管のコブをプラーク（粥腫）と言い、プラークができた状態をアテローム性（粥状）動脈硬化と言うのです。

また、プラークが崩れると、そこに血栓と呼ばれる血のかたまりができて血流が完全に途絶え、心筋梗塞や脳梗塞が起こることがあります。また、血栓が血流にのって脳などに運ばれ、細い動脈を塞ぐことで脳梗塞を起こす場合もあります。プラークは、中に含まれる脂肪の量が多いほど、またプラークを覆う被膜が薄いほど崩れやすく、危険だと言われています。