高血压脑出血的病理损害主要为血肿对周围脑组织的机械性压迫和继发性神经功能损害，其中血肿内容物分解释放产物和自由基引起的继发性损伤是患者预后不良的主要原因。

高血压脑出血后血肿压迫脑组织，使脑组织缺血、缺氧、坏死，使神经细胞膜完整性破坏，脑出血引起的神经细胞和轴突的急性坏死是不可逆的。研究表明，脑出血治疗后神经功能改善的主要原因是因为血肿周围存在一个半暗带，半暗带内神经元的病理改变在一定时间内是可逆的。如能在此时间窗内给予适当的干预，可使受损组织恢复功能。脑出血后，由于血肿对周围脑组织以及微血管的压迫，使局部血流量很快降低，并随着脑水肿的不断发展，受损组织的血流量进一步下降，在中心破坏组织周围产生大范围的低灌注区，类似于缺血性脑卒中的“半暗带”，从而产生大量的自由基。