Kematian otak adalah akibat dari trauma otak yang parah, pendarahan otak yang masif, infark serebral yang masif, serangan jantung, tenggelam, asfiksia parah dan penyakit fatal lainnya yang menyebabkan kerusakan parah pada struktur otak dan hilangnya semua fungsi otak. Struktur otak pasien yang mati otak hancur total, pasien dalam keadaan koma yang dalam, telah kehilangan semua kesadaran dan tidak memiliki sensasi. Secara umum, diagnosis mati otak sama dengan menyatakan seseorang telah meninggal.