APP遺伝子の変異は遺伝性脳アミロイド血管症の最も一般的な原因である。 APP遺伝子の変異は、この疾患のオランダ型、イタリア型、北極型、Iowa型、Flemish型、Piedmont型を引き起こす。 CST3遺伝子の変異は、アイスランド型を引き起こす。 APP遺伝子は、アミロイド前駆体蛋白と呼ばれる蛋白を作るための指令を出す。 このタンパク質は、脳や脊髄（中枢神経系）を含む多くの組織や臓器に存在しています。 このタンパク質の正確な機能は不明ですが、研究者は、細胞表面の他のタンパク質にくっつく（結合する）か、細胞が互いにくっつくのを助けるのではないかと推測しています。 CST3遺伝子は、シスタチンCと呼ばれるタンパク質を作るための命令を提供します。このタンパク質は、他のタンパク質を分解するために切り離すカテプシンという酵素の活性を阻害します。 シスタチンCは、血液などの体液中に含まれています。 ITM2B遺伝子は、すべての組織に存在するタンパク質を産生するための命令を提供します。 ITM2Bタンパク質の機能は不明である。 細胞の自己破壊（アポトーシス
）を誘発する役割や、細胞の増殖や分裂が速すぎたり制御不能にならないようにする役割があると考えられている。 さらに、ITM2Bタンパク質はアミロイド前駆体タンパク質の処理に関与していると考えられています。
APP、CST3、またはITM2B遺伝子に変異があると、通常よりも安定性が低く、一緒に集まりやすい（凝集）タンパク質が生成されるようになります。 これらの凝集したタンパク質は、アミロイド沈着物と呼ばれるタンパク質の塊を形成し、脳の特定の部位や血管に蓄積されます。 プラークと呼ばれるアミロイドの沈着は、脳細胞を傷つけ、最終的には細胞死を引き起こし、脳の様々な部位に障害をもたらします。 遺伝性脳アミロイド血管症の方の脳細胞の減少は、発作、運動異常、その他の神経学的な問題を引き起こす可能性があります。 血管では、アミロイド斑が血管に柔軟性を与えている筋繊維や弾性繊維に取って代わり、血管が弱くなり破れやすくなります。 脳の血管が破れると、脳内出血（出血性脳卒中）を起こし、脳障害や認知症を引き起こす可能性があります
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