高壓氧治療對腦損傷的治療意義要根據不同的疾病種類來定，高壓氧對于部分腦損傷患者是一線治療，對部分疾病是輔助治療。將高壓氧作為一線治療的疾病包括一氧化碳中毒，一氧化碳中毒以后吸入過量一氧化碳會和血紅蛋白結合在一起，血紅蛋白不能夠有效地攜帶氧氣供給身體的需求。這種情況下，高壓氧能夠和有毒的一氧化碳分子競爭血紅蛋白，使其更多的結合血紅蛋白來運輸氧氣。 高壓氧治療對于一氧化碳中毒、減壓病以及空氣栓塞推薦作為一線治療，減壓病是潛水員深潛之后突然回到海平面之上，由于氣壓突然變化而導致的空氣栓塞。對于其它疾病，比如急性創傷等，高壓氧可以作為輔助治療，主要是利用高壓氧使血管痙攣以減輕水腫及再灌注損傷。