如果神經細胞缺乏足夠的氧氣供給，幾分鐘內就會死亡。接著，受這些神經細胞控制的身體機能也會隨之失去作用。由於死亡的大腦細胞無法替換，因此腦卒中造成的後果通常是永久的。
患有大血管急性缺血性發作的患者，每小時損失1億2千萬神經細胞、8300億神經鍵、和714千米有髓纖維。每分鐘有190萬神經細胞、140億神經鍵、12千米有髓纖維受損。與因大腦老化而產生的神經細胞的正常死亡速率相比，缺血性大腦如果不接受治療，則每小時老化3.6年。 腦卒中分為兩類：
缺血性腦卒中大約占所有腦卒中的80%。是指局部腦組織因血液循環障礙，缺血、缺氧而發生的軟化壞死。
主要是由於供應腦部血液的動脈出現粥樣硬化和血栓形成，使管腔狹窄甚至閉塞，導致局灶性急性腦供血不足而發病;也有因異常物體(固體、液體、氣體)沿血液循環進入腦動脈或供應腦血液循環的頸部動脈，造成血流阻斷或血流量驟減而產生相應支配區域腦組織軟化壞死者。前者稱為動脈硬化性血栓形成性腦梗死，後者稱為腦栓塞。
出血性腦卒中分為兩種亞型：顱內出血(ICH)和蛛網膜下出血(SAH)。出血量決定了腦卒中的嚴重程度。出血性腦卒中的死亡率大大高於缺血性腦卒中。
