高压氧治疗对脑损伤的治疗意义要根据不同的疾病种类来定，高压氧对于部分脑损伤患者是一线治疗，对部分疾病是辅助治疗。将高压氧作为一线治疗的疾病包括一氧化碳中毒，一氧化碳中毒以后吸入过量一氧化碳会和血红蛋白结合在一起，血红蛋白不能够有效地携带氧气供给身体的需求。这种情况下，高压氧能够和有毒的一氧化碳分子竞争血红蛋白，使其更多的结合血红蛋白来运输氧气。
高压氧治疗对于一氧化碳中毒、减压病以及空气栓塞推荐作为一线治疗，减压病是潜水员深潜之后突然回到海平面之上，由于气压突然变化而导致的空气栓塞。对于其它疾病，比如急性创伤等，高压氧可以作为辅助治疗，主要是利用高压氧使血管痉挛以减轻水肿及再灌注损伤。