I allmänhet klarar hjärnan upp till tre till sex minuter utan syre innan hjärnskador uppstår, men det kan variera från person till person. Om hjärnan blir utan syre längre än så, kommer sannolikt allvarliga och ofta oåterkalleliga skador att ske. Efter tio minuter har i allmänhet allvarliga neurologiska skador uppstått. Mycket få människor återfår någon kognitiv funktion efter att hjärnan har gått 15 minuter eller mer utan syre.
Eftersom hjärnan inte kan behålla syre på egen hand, förlitar den sig på en stadig tillförsel genom blodomloppet. Hjärndöd kan inträffa snabbt när celler börjar dö ut utan att några syreförråd eller nytt syre cirkulerar till hjärnan. Nästan omedelbart efter att syreintaget har upphört, börjar hjärnceller att gå under. Hjärnan varar vanligtvis bara några korta minuter utan syre innan skada uppstår på någon nivå.
Ibland kan hjärnan vara längre utan syre innan hjärnskadorna blir allvarliga, men detta kräver vanligtvis mycket specifika omständigheter. Det kräver vanligtvis att syreavbrott sker samtidigt som kroppen blir kall mycket snabbt, som om en person faller i iskallt vatten och börjar drunkna. Små barn har varit kända för att gå upp till en halvtimme utan syre och fortfarande överleva i situationer som denna.
I de flesta fall är hjärnskador irreversibla när de uppstår på grund av långvarig syrebrist. Av denna anledning, vid sjukdomsfall eller skada där andningen upphör, är det viktigt att akutpersonal arbetar för att ge ett jämnt syreflöde till hjärtat och hjärnan. Detta kan göras på konstgjord väg eller genom att få patienten att andas igen på egen hand. Döden förklaras vanligtvis när hjärnan har varit utan syre i mer än 15 minuter.
Även om hjärnan bara kan vara utan syre några minuter innan någon typ av hjärnskada inträffar, kan patienter ofta återfå kognitiv funktion om de behandlas snabbt. Svårighetsgraden av långtidskomplikationer är vanligtvis i direkt korrelation med hur lång tid personen har gått utan syre. En patients exakta utfall och skadenivå kan också bero på varför han eller hon slutade andas till att börja med.