腦死亡是一種全面的腦細胞廣泛壞死，包括皮層、腦幹組織的廣泛細胞壞死，只要可以引起較長時間的腦幹細胞和腦皮層細胞的壞死均可以引起腦死亡。腦死亡和植物狀態並不相同，植物狀態大多腦幹功能是保存的，只是皮層功能受到了廣泛的損傷，病人大多數可以保存一定的腦幹反射、有自主呼吸，而高級智能是受到影響的。腦死亡的情況下，腦幹反射、深昏迷和自主呼吸三者均不存在。

能夠引起全面的腦幹、腦細胞、皮層細胞損傷的均可以引起腦死亡，比如較長時間的呼吸、心跳驟停，停止後不能得到有效的解救，則會出現腦死亡。類似的比如腦外傷、重度顱腦損傷、腦出血、大面積腦梗死；溺水、窒息、麻醉意外等，都可以引起患者出現深昏迷、自主呼吸消失、腦幹反射消失。如果經過有效的治療之後仍然不能夠恢復，經過12小時再次評估仍然這樣，病人可以判別為腦死亡。