Cholesterol ngấm vào thành mạch và tích lại ở lớp áo trong động mạch (bên dưới lớp tế bào nội mô), tạo thành những mãng cholesterol bám chặt vào thành mạch. Giai đoạn này gọi là giai đoạn xơ hóa thành mạch.
Các mảng xơ cholesterol thu hút bạch cầu và các tế bào miễn dịch xâm nhập và tiếp cận vị trí xơ hóa, tiến hành thực bào các lipoprotein. Giai đoạn này gọi là thoái biến thành mạch.
Tiếp đó là quá trình ngấm calci ở lớp áo trong dẫn tới hoại tử tế bào do thiếu máu nuôi dưỡng các mô. Sự hoại tử tế bào diễn tiến lan rộng, các mô xơ thế chỗ hình thành nên tổ chức xơ (gọi là mảng xơ). Bề mặt của mảng xơ sần sùi, cộng với sự loét do ổ hoại tử làm cho các tiểu cầu bám dính vào bề mặt thành mạch,kéo theo quá trình đông máu gây bít hẹp lòng mạch do các sợi tơ huyết (gọi là vữa). Nếu không may lớp vữa này bị dòng máu cuốn trôi, tạo cục huyết khối đến gây tắc ngẽn ở các mạch máu nhỏ như mạch máu não, mạch vành, sẽ gây các biến chứng như nhồi máu và đột quỵ.
