腦膠質瘤的病因如同其他原發性腦腫瘤一樣，目前其確切病因尚不十分清楚。目前已經發現一些因素可能會增加包括膠質瘤在內的腦腫瘤的發生風險：
1. 年齡：隨著年齡增長，膠質瘤的發生率增高，有統計顯示，膠質瘤在60至80歲的患者中達到發病高峰。但室管膜瘤和毛細胞性星形細胞瘤在兒童和年輕成年人中更常見。
2. 接觸輻射：主要是治療劑量的放射線，例如在治療某些頭頸部疾病放射治療的基礎上發生了顱內膠質瘤等。以往認為電源線的電磁場和來自手機和微波爐的射頻輻射並不增加膠質瘤的風險，但近年來也有研究表明手機輻射與近年來青少年膠質瘤發生率增高可能有一定關係。
3. 膠質瘤家族史和基因突變因素，如一些臨床上較為罕見的Li-Fraumeni綜合徵、I型和II型神經纖維瘤病、Turcot綜合徵患者膠質瘤的發生風險增高；一些基因突變，如p53抑癌基因、人c-myc原癌基因和異檸檬酸脫氫酶（IDH）等基因突變與膠質瘤的發生有明確相關性。
4. 某些類型的病毒感染，如多瘤病毒40（SV40）、人多瘤病毒（JCV）和BK病毒（BKV）等病毒感染等。
5. 長期接觸聚乙烯芳香族烴和石油化工產品等，長期食用醃肉、煙燻火腿、加工豬肉和油煎培根等含有大量亞硝基化合物的食品等可能也與膠質瘤的發生相關。