การตกเลือด (hemorrhage) ที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มสมองมี 3 ประเภท[1]

• เลือดออกใต้เยื่อหุ้มสมองชั้นกลาง (subarachnoid hemorrhage) เป็นการตกเลือดอย่างเฉียบพลันใต้เยื่ออะแร็กนอยด์ อาจเกิดขึ้นได้เองหรือเป็นผลจากการบาดเจ็บ
• เลือดออกใต้เยื่อหุ้มสมองชั้นนอก (subdural hematoma) เป็นก้อนเลือดขัง (hematoma) ที่อยู่ในรอยแยกของเยื่ออะแร็กนอยด์และเยื่อดูรา เกิดจากหลอดเลือดดำขนาดเล็กซึ่งเชื่อมระหว่างเยื่อดูราและเยื่ออะแร็กนอยด์เกิดฉีกขาดจากอุบัติเหตุ ทำให้เลือดออกมาขังบริเวณนี้ได้
• เลือดออกเหนือเยื่อหุ้มสมองชั้นนอก (epidural hematoma) มักเกิดขึ้นได้เองหรือเกิดหลังจากอุบัติเหตุ เช่น หลอดเลือดแดงมิดเดิลเมนินเจียล (middle meningeal artery) ฉีกขาดหลังจากถูกกระแทกอย่างแรงที่ทัดดอกไม้ (pterion)

ภาวะทางการแพทย์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มสมอง เช่น เยื่อหุ้มสมองอักเสบ (meningitis) มักเกิดจากเชื้อรา, แบคทีเรีย, หรือการติดเชื้อจากไวรัส และมะเร็งเยื่อหุ้มสมอง (meningioma) เกิดจากเนื้องอกในเยื่อหุ้มสมองเองหรือเนื้องอกจากบริเวณอื่นที่แพร่กระจายมายังเยื่อหุ้มสมอง