當細胞滲透壓增高時，為了維持細胞內、外液間的滲透平衡，細胞內水外滲，引起細胞內脫水腦細胞脫水，則表現意識障礙，煩躁，頸強直，嚴重時出現角弓反張、肌震顫、局部或全身抽搐。甚至留有后遺癥。腦組織中毛細血管內皮細胞與腦細胞緊密相連，血、腦之間幾無間質存在，腦細胞脫水時，水直接流入血循環。由于腦組織密閉在顱腔內，腦細胞皺縮可使顱壓降低，而心臟泵血壓力未變，結果可致腦血管擴張；嚴重時可引起腦出血或血栓形成。由于病因不同，可有以下不同改變：
①單純失水時，細胞內、外液失水之比，等于其容量之比，即2:1。如患者失水量為90ml/kg，則細胞內液失水60ml/kg，外液失水僅30ml/kg，故細胞外液脫水癥狀，如循環不良、尿少、眼窩下陷等均不明顯。
②丟失低滲液，可視為丟失部分等滲液及部分純水。等滲液丟失僅引起細胞外液脫水，純水丟失的1/3量失自細胞外液，因此病人可有細胞外液脫水的表現，但由于細胞外液高鈉時，細胞內水外滲，使細胞外脫水被部分糾正，因此細胞外液脫水癥狀相對較輕。
③鹽中毒細胞外液容量增多，可引起肺水腫、心力衰竭等。高血鈉可致高滲性利尿，但尿鈉濃度均低于血[Na+]，并不能糾正高鈉，最終可引起高滲性脫水。