中樞神經系統疾病常引起血腦屏障結構和功能的劇烈變化。如前已提及的新生兒核黃疸和血管性腦水腫，使腦毛細血管內皮細胞間緊密連接開放，屏障的通透性顯著提高以致血漿白蛋白（分子量為69000）這樣的大分子物質都可通過屏障。嚴重腦損傷導致血腦屏障的嚴重破壞，使血清蛋白也可通過屏障進入腦組織。隨損傷的修復，大分子物入腦首先停止。完全恢復后小分子物交換加快現象也會消失，此時血腦屏障功能已經正常。電離輻射、激光和超聲波都可使血腦屏障的通透性增加。
