Valtimonkovettumataudissa valtimot ahtautuvat hitaasti kolesterolin kertyessä verisuonen seinämään ja seinämän kalkkeutuessa. Suonen seinämä paksuuntuu, ja suonen sisäosa ahtautuu niin, että verenkierto heikkenee. Valtimo voi pikkuhiljaa tukkeutua kokonaan.
Valtimonkovettumatautia esiintyy kaikissa elimistön valtimoissa muun muassa aivoissa, sydämessä, kaulavaltimoissa, munuaisvaltimoissa ja alaraajavaltimoissa. Aivoinfarkteja aiheuttavat valtimonkovettumatauti suurissa kaulavaltimoissa (sisemmässä kaulavaltimossa ja nikamavaltimoissa) sekä aivovaltimoissa. Pienten aivoverisuonten ateroskleroosi on tärkeä pienten aivoverisuonten taudissa.