過去,人們認為腦震盪只是中樞神經系統的暫時性功能障礙,沒有明顯的器質性損傷,在大體解剖學和病理組織學上也沒有發現病變。所表現出的短暫的腦功能抑制可能與暴力造成的腦細胞分子紊亂、神經傳導阻滯、腦血液循環調節障礙、神經元間的損傷以及中線腦脊液衝擊波等因素有關。
近來,根據神經學電生理學的研究,人們認為是腦幹網狀結構的損傷影響了上行激活系統的功能,是造成意識障礙的重要原因。然而,這些學說並不能令人滿意地解釋腦震盪的所有現象,如腦震盪導致的死亡案例、職業拳擊手的慢性腦萎縮損傷甚至痴呆,以及業餘拳擊手報告的輕微腦功能障礙。