Lúc bắt đầu của trường hợp này, bên ngoài tế bào có một lượng quá thấp các chất hoà tan (ví dụ như natri (hạ natri máu) và các chất điện giải) so với bên trong các tế bào gây ra dịch chuyển qua (thông qua thẩm thấu) vào tế bào để cân bằng nồng độ của nó. Điều này làm cho tế bào bị sưng. Trong não, sưng này tăng áp lực nội sọ (ICP). Đó có sự gia tăng này trong áp lực dẫn đến các triệu chứng lâm sàng ban đầu của nhiễm độc nước: nhức đầu, thay đổi tính cách, những thay đổi trong hành vi, sự nhầm lẫn, khó chịu, buồn ngủ, đôi khi thở phải gắng sức, yếu cơ, đau, co giật, hoặc chuột rút, buồn nôn, nôn, khát nước, và mẫn cảm nhận thức và giải thích thông tin cảm giác. Khi tình trạng này kéo dài có thể dẫn đến dấu hiệu bao gồm nhịp tim chậm và mở rộng áp lực xung. Các tế bào trong não có thể sưng lên đến nỗi mà dòng máu bị gián đoạn dẫn đến phù não. Các tế bào não bị sưng cũng có thể gây rối loạn chức năng hệ thống thần kinh trung ương, nguy hiểm hơn, có thể dẫn đến co giật, tổn thương não, hôn mê hoặc tử vong.[11]