热射病大脑损伤能否恢复取决于损伤程度及治疗及时性与有效性，轻度损伤可能康复，重度则可能导致长期残疾甚至死亡。
热射病引发的大脑损伤是由于体温调节失调导致的核心温度急剧上升引起的细胞损害。
轻度损伤通常在适当的降温措施下能够得到较好的恢复；而重度损伤可能导致性的神经功能障碍，因为此时大脑组织已经受到严重的结构性损伤，可能会对生命造成威胁。因此，对于存在大脑损伤风险的人群，应采取预防措施如避免长时间暴露于高温环境，并随时监测身体状态以早期发现异常并进行干预。
针对热射病患者的大脑损伤，在急性期后，需要考虑使用神经营养药物促进脑功能恢复，常用的有脑蛋白水解物片、吡拉西坦胶囊等。
面对热射病引起的大脑损伤，应强调迅速降低核心体温至安全范围，同时密切监测病情变化，防止进一步的器官损伤。必要时，可采用体外循环辅助或代谢支持手段维持机体稳定。
