脑死亡是一种全面的脑细胞广泛坏死，包括皮层、脑干组织的广泛细胞坏死，只要可以引起较长时间的脑干细胞和脑皮层细胞的坏死均可以引起脑死亡。脑死亡和植物状态并不相同，植物状态大多脑干功能是保存的，只是皮层功能受到了广泛的损伤，病人大多数可以保存一定的脑干反射、有自主呼吸，而高级智能是受到影响的。脑死亡的情况下，脑干反射、深昏迷和自主呼吸三者均不存在。

能够引起全面的脑干、脑细胞、皮层细胞损伤的均可以引起脑死亡，比如较长时间的呼吸、心跳骤停，停止后不能得到有效的解救，则会出现脑死亡。类似的比如脑外伤、重度颅脑损伤、脑出血、大面积脑梗死；溺水、窒息、麻醉意外等，都可以引起患者出现深昏迷、自主呼吸消失、脑干反射消失。如果经过有效的治疗之后仍然不能够恢复，经过12小时再次评估仍然这样，病人可以判别为脑死亡。