במרבית המקרים, דימום סאב-דוראלי נגרם כתוצאה מפגיעת ראש, בעיקר פגיעה בה יש שינוי מהיר של מהירויות (האצה-האטה), שמוביל לתזוזת הגולגולת ולקרעים קטנים בוורידים מקשרים הנמצאים מתחת לשכבת הדורה. דימום סאב-דוראלי הוא ממצא קלאסי במקרים בהם טולטל תינוק (תסמונת התינוק המטולטל, shaken baby syndrom, לרוב נראה יחד עם דימומים בעיניים כתוצאה מפגיעה דומה ברטינה). כמו כן, דימום סאב-דוראלי הוא ממצא נפוץ יחסית אצל אנשים מבוגרים וכן אצל אלכוהוליסטים, הסובלים מאטרופיה צרברלית