La proportion des causes hématologiques se situe à 1 % de l'ensemble des AVC et entre 5 et 15 % en dessous de 45 ans. Dans les polyglobulies vraies, la drépanocytose homozygote (Hb SS) et la thrombocytémie essentielle, le risque d'accident ischémique cérébral (A1C) est accru. Les anomalies plaquettaires qualitatives au cours des hémopathies augmentent le risque hémorragique. Au cours des leucémies et des gammapathies malignes, le risque d'hémorragie cérébrale est plus important s'il existe une thrombopénie tandis que l'hyperviscosité augmente le risque ischémique. Les thrombophilies héréditaires doivent être recherchées dans les thromboses veineuses cérébrales, même si, elles sont peu fréquemment en cause : résistance à la protéine C activée (RPCA), mutation du gène de la prothrombine, déficit en protéine C, en antithrombine et en protéine S. En revanche, l'augmentation du risque ischémique par ces anomalies est controversée ; chez l'adulte, la plupart des études récentes ne retiennent pas de relation statistique et le risque de récidive est inconnu. Chez l'enfant, une corrélation possible entre déficit en protéine C et AIC a été détectée. Le syndrome des antiphospholipides primaire ou secondaire peut provoquer des AIC, justifiant sa recherche chez les sujets jeunes. L'hyperhomocystéinémie est un facteur de risque mineur d'AIC.