高压氧已被证实在多种疾病中具有确切的治疗效果，被广泛应用于多个科室的治疗中，而在神经外科中疾病的治疗中对神经系统的功能、代谢和损伤修复有着多方面的影响，并有明确的生物学基础，其主要机制如下： 

    （1）、提高动脉、组织氧分压：高压氧条件下能增加血氧含量，提高血氧分压，增加脑组织、脑脊液的氧分压，在200kpa氧压下，动脉血氧分压可达186.7kp，为常压下吸入空气的14倍；高压氧可有效保护脑损伤时脑组织，尤其是大脑灰质缺血、缺氧问题。
     （2）、高压氧可提高 血氧弥散半径，促进血管生成和侧支循环建立手术创伤或颅脑损伤以后，坏死组织和正常脑组织之间存在一个“缺血半影区”，该区域的脑细胞处于“脑电活动衰竭”以下的状态，自发电位和诱发电位均消失，但脑细胞结构 仍然完整，只是处于功能障碍，一旦供血、供氧恢复，这部分脑细胞功能即可恢复。在高压氧条件下，脑组织的氧弥散有效距离增大，由常压下的30un增至100um，使远离毛细血管的细胞仍可获得足免的氧，从而使可供脑组织利用氧的浓度增加，有氧代谢增强。同时高压氧促进血管再生，加速侧支循环的建立，也能够迅速活化缺氧半影区的无效细胞，挽救部分濒临死亡的神经细胞。
     （3）、高压氧下颈内动脉系统血管收缩，脑血流量减少，颅内压降低，脑水肿减轻。在200kpa氧压下，脑血流量减少21%，颅内压降低36%；在300kpa氧压下，脑血流量减少25%,颅内压降低40%。高压氧还有提高椎动脉的血流量，在高压氧全身的血管均处于收缩状态，颈内动脉亦不例外，仅椎一基底动脉特殊。在200kpa氧压下，椎动脉血液增加18%，改善脑干及网状激活系统的供血、供氧，刺激上行性网状系统的兴奋性，促使昏迷患者苏醒。
     （4）、对脑微循环的影响
       高压氧可减轻血细胞与内皮细胞的黏附，降低血液粘稠度，减少血细胞聚集，消除血细胞聚集，消除和减缓血栓形成，从而改善损伤部位的微循环及血流灌注，有利于病灶区域脑组织的恢复。高压氧还能促进纤维细胞转化，使毛细血管迅速再生，建立侧支循环，减少组织出血及渗出，减轻局部水肿，改善微循环。
     （5）、对机体抗菌能力的影响
       高压氧可改善局部血液循环，使血药浓度增加，从而增加抗生素的疗效。通常厌氧菌要在无氧及氧分压较的环境下生长，高压氧可抑制厌氧菌的生长，并阻断其外毒素的产生，因此高压氧可用于厌氧菌感染。高压氧可使氧自由基产生量增加，而白细胞的吞噬、杀菌作用必须有自由基的参与，帮高压氧可增强白细胞的吞噬杀菌能力。
     （6）、对脊髓损伤后的治疗作用
       高压氧能提高脊髓对缺氧的耐受性，脊髓损伤后损伤区局部的氧分压迅速下降，高压氧可明显提高该区氧含量和氧分压，减轻水肿，因此对脊髓有保护和促进损伤恢复作用。
     （7）、对肿瘤的影响
       高压氧对机体的免疫功能有调节作用，可增强机体的肿瘤免疫功能，增加氧在肿瘤组织中的聚集，并使肿瘤中的乏氧细胞转变为含氧细胞，从而增加其放射敏感性，因此对恶性胶质瘤进行高压氧治疗后立即放疗，可明显增加患者的生存率。另外，高压氧可提高肿瘤细胞膜的通透性，使胞浆药物浓度增加，从而使肿瘤对化疗药物的敏感性增加。