Toto onemocnění, při němž se v cévní stěně ukládají tukové a jiné látky, postihuje v menším či větším rozsahu většinu dospělých osob a je nejčastějším tepenným onemocněním vůbec. Ateroskleróza může postihnout kteroukoli oblast tepenného řečiště, avšak nejčastěji se vyskytuje v tepnách zásobujících mozek, srdce a dolní končetiny. Ateroskleróza je hlavním typem arteriosklerózy, skupiny onemocnění charakterizovaných ztlušťováním a ztrátou elasticity tepenných stěn.
K ztlušťování průsvitu dochází v důsledku tvorby vyvýšených oblastí, tzv. plátů (plaků), ve vnitřní výstelce tepny. Tyto pláty tvoří tzv. ateromy, což je směs lipoproteinů o nízké hustotě, degradovaných buněk svalové vrstvy cévní stěny, fibrózní (vazivové) tkáně, shluků krevních destiček, cholesterolu a v některých případech i vápníku. V těchto místech je tendence k turbulenci krevního proudu. Ateromy se nacházejí především u osob s vyššími koncentracemi cholesterolu v krvi. Počet a tloušťka ateromatózních plátů roste s přibývajícím věkem. Způsobují narušení hladkého vnitřního povrchu krevních cév a podporují vznik trombů (abnormálních krevních sraženin), schopných průsvit cévy zcela ucpat. V některých případech se může část tohoto trombu uvolnit, v podobě embolu putovat krevním proudem a ucpat některou z drobnějších tepének.