Jeśli wskutek tych zmian średnica naczynia zostanie zwężona powyżej 2/3 – 3/4 jego średnicy (krytyczne zwężenie tętnicy wieńcowej) wówczas zwykle dokonuje się zawał mięśnia sercowego w obszarze zaopatrywanym przez dane naczynie (mięsień sercowy ulega niedokrwieniu i w ciągu kilku-kilkunastu minut rozpoczyna się jego nieodwracalne uszkodzenie, które w wypadku nieprzywrócenia dopływu krwi prowadzi do powstania ogniska martwicy tego fragmentu mięśnia sercowego).
W rzadkich przypadkach przyczyną zawału może być zator tętnicy wieńcowej (ok. 2,9% zawałów). Jest to skrzeplina krwi, która powstaje w organizmie, a następnie odrywa się i wędruje z prądem krwi. W miejscu jej zatrzymania się może dojść do całkowitego zamknięcia światła naczynia krwionośnego. Z powodów tętniczych ma to jednak miejsce stosunkowo rzadko. Inne rzadkie przyczyny zawału to zmiany zapalne tętnic wieńcowych (np. w kile, chorobie Kawasakiego), uraz (np. w wyniku wypadku komunikacyjnego) lub neuropochodne zaburzenia w regulacji przepływu krwi przez układ naczyń wieńcowych z powodu dysfunkcji mikrokrążenia wieńcowego.