脑动脉正常情况下独自向其供血区域提供血流灌注，如：双侧颈内动脉向双侧大脑半球供血，而双侧椎动脉供应脑干、小脑和部分颞枕叶的血流。当脑动脉严重狭窄或闭塞时，就有可能因脑血流灌注不足而出现症状。但实际情况是，各脑动脉间或其他动脉和脑动脉间存在相互连接的血管通道，当一支或数支主要脑动脉严重狭窄或闭塞时，其他动脉血流将经这些血管通道代偿狭窄或闭塞脑动脉区的血流，如果这种代偿足够的话，将不会出现脑缺血症状。上述的各脑动脉间或其他动脉和脑动脉间的血管通道称之为脑动脉侧支。

侧支循环是脑动脉狭窄或闭塞时维持正常脑功能的重要机制。侧支循环在脑缺血的病理生理机制中发挥重要作用，大动脉严重狭窄或闭塞时，良好的侧支循环可降低脑缺血损伤范围、提高血管再通治疗获益、降低卒中复发风险等；因此侧支循环是脑动脉狭窄或闭塞患者的重要评估内容和干预靶点。

文献中脑动脉侧支循环的定义是：当大脑供血动脉严重狭窄或闭塞时，血流通过其他血管（侧支或新生血管吻合）到达缺血区域，而使缺血脑组织获得不同程度的血流灌注代偿。

2011年柳叶刀神经病学杂志的一篇综述中，根据解剖特征，将脑动脉侧支循环途径分为三类：

①颅内和颅外大动脉之间的交通支；

②Willis环；

③软脑膜侧支循环。

2013年缺血性卒中侧支循环与干预中国专家共识中，将脑动脉侧支循环途径分为三级：

①一级侧支循环指通过Willis环的血流代偿；

②二级侧支循环指通过眼动脉、软脑膜吻合支以及其他相对较小的侧支与侧支吻合支之间实现血流代偿；

③三级侧支循环属于新生血管，部分病例在缺血后一段时间内才形成。

侧支循环开放的基础条件是必须存在良好的侧支通路或侧支吻合，以及还要有一定的血流压力梯度作为起始因素。