溺水时，大量水、藻草、泥沙会进入人的口鼻、胃、气管和肺，阻塞呼吸道，引起窒息。惊恐、寒冷可引起喉头痉挛，导致呼吸道梗阻而窒息。水随呼吸进入肺内，会阻碍气体交换，称为水窒息。

发生淡水淹溺时，由于大量水分进入机体血循环，血液被稀释，机体可出现低钠、低氯、低钙血症及溶血；溶血可引起高血钾，导致心室纤维性颤动，造成死亡。发生海水淹溺时，含有高渗氯化钠（35%）的海水进入肺泡内，因渗透压的作用，血液中的水分大量进入肺内，造成严重肺水肿，导致心肺衰竭而死亡。