严重的低血糖可以损伤脑部，甚至持续时间过久的低血糖，可以永久性的损伤脑部，引起脑功能障碍。
其主要的原因是因为葡萄糖是大脑的主要的能量来源，储存葡萄糖的能力是很有限的，如果严重的低血糖或者持续过久的低血糖，会导致大脑充血，甚至发生出血性的瘀斑，还会引起脑细胞膜的受损，从而使钠离子进入脑细胞出现了脑水肿和脑组织的点状的坏死。
临床上观察，如果低血糖昏迷持续6个小时以上，就会导致不可逆性的脑损害，甚至严重的情况下会引起死亡。如果是新生儿，有可能会导致广泛的脑损伤，引起智力发育不全。