Γενικά, ο εγκέφαλος μπορεί να αντέξει έως και τρία έως έξι λεπτά χωρίς οξυγόνο πριν συμβεί εγκεφαλική βλάβη, αλλά αυτό μπορεί να διαφέρει από άτομο σε άτομο. Εάν ο εγκέφαλος μείνει χωρίς οξυγόνο περισσότερο από αυτό, είναι πιθανό να προκληθεί σοβαρή και συχνά μη αναστρέψιμη βλάβη. Μετά από δέκα λεπτά, έχει συμβεί γενικά σοβαρή νευρολογική βλάβη. Πολύ λίγοι άνθρωποι ανακτούν οποιαδήποτε γνωστική λειτουργία αφού ο εγκέφαλος έχει περάσει 15 ή περισσότερα λεπτά χωρίς οξυγόνο.
Δεδομένου ότι ο εγκέφαλος δεν μπορεί να συγκρατήσει το οξυγόνο από μόνος του, βασίζεται σε μια σταθερή παροχή που παρέχεται μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Ο εγκεφαλικός θάνατος μπορεί να συμβεί γρήγορα καθώς τα κύτταρα αρχίζουν να πεθαίνουν χωρίς αποθήκες οξυγόνου ή νέο οξυγόνο να κυκλοφορεί στον εγκέφαλο. Σχεδόν αμέσως μετά τη διακοπή της πρόσληψης οξυγόνου, τα εγκεφαλικά κύτταρα αρχίζουν να χάνονται. Ο εγκέφαλος συνήθως διαρκεί μόνο λίγα λεπτά χωρίς οξυγόνο πριν συμβεί βλάβη σε κάποιο επίπεδο.
Περιστασιακά, ο εγκέφαλος μπορεί να διαρκέσει περισσότερο χωρίς οξυγόνο προτού η εγκεφαλική βλάβη γίνει σοβαρή, αλλά αυτό συνήθως απαιτεί πολύ συγκεκριμένες συνθήκες. Συνήθως απαιτείται η διακοπή του οξυγόνου να συμβαίνει την ίδια στιγμή που το σώμα κρυώνει πολύ γρήγορα, όπως εάν ένα άτομο πέσει σε παγωμένο νερό και αρχίσει να πνίγεται. Τα μικρά παιδιά είναι γνωστό ότι περνούν έως και μισή ώρα χωρίς οξυγόνο και εξακολουθούν να επιβιώνουν σε καταστάσεις όπως αυτή.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, η εγκεφαλική βλάβη είναι μη αναστρέψιμη όταν συμβαίνει λόγω μακροχρόνιας στέρησης οξυγόνου. Για το λόγο αυτό, σε περιπτώσεις ασθένειας ή τραυματισμού όπου η αναπνοή σταματά, είναι ζωτικής σημασίας το προσωπικό έκτακτης ανάγκης να εργάζεται για να παρέχει σταθερή ροή οξυγόνου στην καρδιά και τον εγκέφαλο. Αυτό μπορεί να γίνει με τεχνητά μέσα ή κάνοντας τον ασθενή να αναπνεύσει ξανά μόνος του. Ο θάνατος δηλώνεται συνήθως όταν ο εγκέφαλος έχει περάσει περισσότερα από 15 λεπτά χωρίς οξυγόνο.
Αν και ο εγκέφαλος μπορεί να μείνει μόνο λίγα λεπτά χωρίς οξυγόνο πριν συμβεί κάποιο είδος εγκεφαλικής βλάβης, οι ασθενείς μπορούν συχνά να ανακτήσουν τη γνωστική λειτουργία εάν αντιμετωπιστούν γρήγορα. Η σοβαρότητα των μακροχρόνιων επιπλοκών είναι συνήθως σε άμεση συσχέτιση με το χρονικό διάστημα που το άτομο έχει περάσει χωρίς οξυγόνο. Το ακριβές αποτέλεσμα και το επίπεδο βλάβης ενός ασθενούς μπορεί επίσης να εξαρτώνται από το γιατί σταμάτησε να αναπνέει αρχικά.