Secara umum, otak dapat bertahan hingga tiga hingga enam menit tanpa oksigen sebelum kerusakan otak terjadi, tetapi hal ini dapat bervariasi dari orang ke orang. Jika otak tidak memiliki oksigen lebih lama dari ini, kerusakan serius dan seringkali tidak dapat diperbaiki kemungkinan akan terjadi. Setelah sepuluh menit, kerusakan neurologis yang parah umumnya terjadi. Sangat sedikit orang yang mendapatkan kembali fungsi kognitifnya setelah otak mengalami 15 menit atau lebih tanpa oksigen.
Karena otak tidak dapat menahan oksigen sendiri, ia bergantung pada pasokan tetap yang disediakan melalui aliran darah. Kematian otak dapat terjadi dengan cepat karena sel-sel mulai mati tanpa adanya simpanan oksigen atau oksigen baru yang beredar ke otak. Hampir segera setelah asupan oksigen berhenti, sel-sel otak mulai mati. Otak biasanya hanya bertahan beberapa menit tanpa oksigen sebelum terjadi kerusakan pada tingkat tertentu.
Kadang-kadang, otak dapat bertahan lebih lama tanpa oksigen sebelum kerusakan otak menjadi parah, tetapi ini biasanya memerlukan keadaan yang sangat spesifik. Biasanya memerlukan penghentian oksigen terjadi pada saat yang sama ketika tubuh menjadi dingin dengan sangat cepat, seperti jika seseorang jatuh ke dalam air es dan mulai tenggelam. Anak-anak kecil diketahui bertahan hingga setengah jam tanpa oksigen dan masih bertahan dalam situasi seperti ini.
Dalam kebanyakan kasus, kerusakan otak tidak dapat diubah ketika terjadi karena kekurangan oksigen jangka panjang. Untuk alasan ini, selama kasus penyakit atau cedera di mana pernapasan berhenti, sangat penting bahwa personel darurat bekerja untuk memberikan aliran oksigen yang stabil ke jantung dan otak. Ini dapat dilakukan melalui cara buatan atau dengan membuat pasien bernapas kembali sendiri. Kematian biasanya dinyatakan setelah otak mati lebih dari 15 menit tanpa oksigen.
Meskipun otak hanya dapat bertahan beberapa menit tanpa oksigen sebelum beberapa jenis kerusakan otak terjadi, pasien seringkali dapat memperoleh kembali fungsi kognitifnya jika ditangani dengan cepat. Tingkat keparahan komplikasi jangka panjang biasanya berkorelasi langsung dengan lamanya waktu orang tersebut pergi tanpa oksigen. Hasil dan tingkat kerusakan pasien yang tepat mungkin juga bergantung pada mengapa dia berhenti bernapas untuk memulai.