感染是造成咳嗽吐血最常见的原因，占咳嗽咯血原因的70%左右，由于感染引起的气道炎症反应导致气管壁粘膜充血水肿，反复咳嗽后造成气管、支气管气道损伤，引起支气管管壁肌肉和弹力支撑组织破坏造成气管扩张，每一只根支气管周围都有小动脉伴行，在炎症或剧烈咳嗽等多种因素诱发下，支气管扩张后导致支气管扭曲变形，旁边相应的小动脉也会变形继而破裂造成出血，从而发生咯血吐血。
20%左右咳嗽咯血是由于原发肺部肿瘤造成，因肿瘤压迫导致气管浅表黏膜受累、糜烂或因肿瘤生长部位血管丰富，血管破裂也会发生咳嗽咯血。
另外在气道遭受外伤、凝血功能障碍时也可能会先咳嗽吐血，老年患者急性心力衰竭时可能发生咳吐粉红色泡沫痰，部分女性因子宫内膜异位在经期会出现咳嗽吐血，月经结束后症状消失。