كما تتسبب كميات المياه الهائلة التي تشرب على دفعة واحدة في انخفاض تركيز الأملاح بالدم، ما يؤدي إلى اندفاع الماء في الخلايا، خاصة خلايا المخ، ما يؤدي إلى تضخمها، ومن ثم تضغط على السطح الداخلي للجمجمة، مؤدية إلى صداع شديد وغثيان وقيء. كذلك قد تشمل أعراض التسمم المائي ارتفاع ضغط الدم وازدواجية الرؤية وضعف العضلات وصعوبة التنفس.
وفي حال كان التسمم المائي شديداً فقد يؤدي إلى الغيبوبة والوفاة. وأكثر الناس عرضة لذلك هم الجنود والرياضيون الذين غالباً ما يتم الخلط في حالتهم بين أعراض التسمم المائي والجفاف، ما يتسبب في موتهم بعد بذل جهود مفرطة لإعادة ترطيب أجسامهم.
وتتراوح كمية الماء القادرة على تهديد حياة الإنسان من 10 إلى 20 لتراً خلال ساعات قليلة، ويختلف ذلك من شخص لآخر حسب كفاءة الكلى، فالكلى البشرية الطبيعية تستطيع تصفية لتر واحد من الماء كل ساعة، الأمر الذي يختلف لدى المصابين بأمراض الكلى.