Lesão cerebral será normalmente acompanhada de inchaço agudo, que prejudica a função do tecido cerebral que permanece vivo. A resolução do inchaço é um fator importante para que a função do indivíduo melhore. O maior fator na recuperação funcional após a lesão cerebral vem da capacidade de aprendizagem do cérebro, chamada neuroplasticidade. Após a lesão, a neuroplasticidade permite que áreas intactas do cérebro se adaptem e tentem compensar as partes danificadas do cérebro. Embora os axônios e o sistema nervoso periférico no cérebro em desenvolvimento possam se regenerar, eles não podem no cérebro adulto. Isto é parcialmente devido a factores produzidos pelas células do cérebro que inibem esta regeneração. Os dendritos, entretanto, se desenvolverão a partir de axônios intactos, como parte do processo de neuroplasticidade. Após uma lesão cerebral grave, a melhoria da função relacionada à neuroplasticidade é improvável de ocorrer sem a ajuda de profissionais de saúde qualificados em reabilitação. Estudos recentes descobriram que o colágeno está amplamente distribuído por todo o cérebro e pode ser essencial na proteção do cérebro contra a degeneração, como no Alzheimer.

Um estudo feito na Universidade de Tel Aviv mostrou que danos cerebrais graves podem ser revertidos através de ar rico em oxigênio. Os pacientes foram tratados com oxigenoterapia hiperbárica (HBOT) em câmaras de alta pressão contendo ar rico em oxigênio que aumentou dez vezes os níveis de oxigênio no corpo.

Após dois meses de tratamento, pacientes que anteriormente não eram capazes de realizar atividades diárias simples como tomar banho, cozinhar, subir escadas ou ler um livro recuperaram essas habilidades após o tratamento.