Krwiak podtwardówkowy to nagromadzenie wynaczynionej krwi pomiędzy oponą twardą a oponą pajęczą (pajęczynówką). Na skutek działania siły urazu dochodzi do przemieszczenia mózgu w stosunku do kości czaszki. Żyły mostowe, które łączą powierzchnie mózgu z zatokami opony twardej, ulegają uszkodzeniu i przerwaniu, a krwotok prowadzi do rozwoju krwiaka podtwardówkowego. Przyczyną krwotoku często jest ciężkie uszkodzenie mózgu.
Uraz czaszkowo-mózgowy należy do najczęstszych przyczyn zgonów w Polsce (obok chorób układu krążenia i chorób nowotworowych). W większości przypadków do urazu dochodzi w wyniku wypadków komunikacyjnych. Następstwem ciężkiego urazu czaszkowo-mózgowego są zmiany w mózgowiu obejmujące mechaniczne uszkodzenie tkanek mózgu i naczyń krwionośnych, upośledzenie czynności układu nerwowego i reaktywności naczyń; może dojść również do uszkodzeń okołomózgowych – krwiaków przymózgowych: zewnątrz- lub podtwardówkowych, złamania pokrywy lub podstawy czaszki.
Biorąc od uwagę okres ujawnienia klinicznego (w stosunku do urazu) wyróżnia się krwiaki podtwardówkowe: