大部分放射性脑损伤在早期可以越来越重，但之后会进入相对稳定期。少部分放射性脑损伤可以出现迟发性损害，而且呈逐渐加重的趋势。如果一次性大量地接受辐射，此类损伤会引起急性脑损害，主要表现为脑水肿，也可以损伤血管之后引起血管萎缩，出现缺血性脑改变。此外，患者也可以因为自身免疫性的改变、自由基损伤等，而导致急性脑水肿及急性脑功能损害，比如昏迷、偏瘫、四肢瘫、感觉障碍、吞咽困难等。此情况需要去急诊治疗，如给予高压氧治疗、脑保护剂，以解决脑水肿的问题。还有一部分患者是迟发性脑损伤，迟发性脑损伤可以分为早迟发性脑损伤或者晚迟发性脑损伤。早迟发性脑损伤为1-6个月出现，晚迟发性脑损伤是在6个月以后出现。临床上可以见到在接受辐射后的数年出现脑损伤的情况，此损伤更多的是继发性改变。如脑血管因为照射而出现萎缩，局部供血不良，而逐渐在老年人累积之后，出现血管老化，从而进一步加重缺血，出现更多的临床症状。