心脏骤停后脑血流量急剧减少，可导致意识突然丧失，伴有局部或全身性抽搐。心脏骤停刚发生时，脑中尚存少量含氧的血液，可短暂刺激呼吸中枢，出现呼吸断续，呈叹气样或短促样痉挛样呼吸，随后呼吸停止，皮肤苍白或发绀，瞳孔散大，大小便失禁等。

从心脏骤停到发生生物学死亡时间的长短取决于原发病的性质，以及心脏骤停到复苏开始的时间，心脏骤停发生后，大部分病人将在四到六分钟内开始发生不可逆的脑损害，随后经数分钟过渡到生物学死亡。