Valtimolaskimoepämuodostuma on synnynnäinen poikkeava yhteys valtimoista laskimoihin. Tavallisesti valtimoiden tuoma hapettunut veri kulkeutuu hiussuoniverkoston läpi kudoksiin ja kerääntyy vasta kudoksista laskimoihin. Valtimolaskimoepämuodostumassa hiussuoniverkosto puuttuu ja veri virtaa suurten yhdyssuonten kautta suoraan laskimoihin. Valtimopaine venyttää laskimoita ja kasvattaa uusia johtaen vähitellen sykkivään suonikertymään.
Valtimolaskimoepämuodostumia voi esiintyä missä tahansa kehonosassa tai kudoksessa. Ne ovat yleisimpiä aivoverisuonistossa, mutta niitä voi esiintyä (yleisyysjärjestyksessä) pään alueella, raajoissa, vartalolla ja sisäelimissä.