小儿热性惊厥时血管会出现痉挛，血管痉挛会影响氧气的供给，时间短时一般是导致不重要的器官缺氧，如外周皮肤，然后肠道。惊厥持续时间延长会导致肝脏、脾脏、肾脏、心脏等重要脏器缺氧，缺氧时间继续延长才会导致大脑缺氧。
一旦大脑缺氧会引起脑细胞水肿，脑细胞水肿会导致颅内压力增高，出现头痛、呕吐、看不清东西等现象。
大脑缺氧严重时甚至会导致脑细胞凋亡，所以反复惊厥导致大脑缺氧时会影响孩子智力发育。