Kegagalan organ dapat terjadi dalam waktu 1-2 minggu setelah kematian otak, dan onset awal atau akhir kegagalan organ terkait dengan penyakit yang menyebabkan kematian otak dan penyakit yang mendasari pasien. Ada banyak penyebab kematian otak, seperti cedera tengkorak yang parah, perdarahan otak hipertensi dan infark serebral masif. Selain itu, kematian otak dapat terjadi pada pasien setelah resusitasi kardiopulmoner akibat kurangnya darah dan oksigen ke otak, meskipun detak jantung pulih kembali. Pasien-pasien ini rentan terhadap kegagalan gabungan dari organ-organ lain akibat sejumlah penyakit, seperti gagal hati, gagal ginjal, gangguan sistem koagulasi, kegagalan peredaran darah dan kegagalan pernafasan, dan akan meninggal dalam waktu dua minggu. Dengan teknik pemurnian darah modern dan penggunaan peralatan canggih seperti paru-paru membran buatan ekstrakorporeal, durasi perawatan pasien setelah timbulnya kematian otak telah meningkat pesat, tetapi begitu kematian otak terjadi, prognosisnya masih sangat buruk.