Cette déshydratation entraîne une diminution du volume sanguin et une élévation de l'osmolarité plasmatique. Il en résulte une diminution de la pression de remplissage cardiaque et du volume d'éjection systolique, avec pour conséquence une diminution de la tension artérielle et, parallèlement, une élévation de la fréquence cardiaque compensatrice. La température corporelle s'élève. L'ensemble de ces phénomènes concourt à la réduction de la performance physique, en particulier de l'endurance aérobie.

Au-delà de 4 % de perte en poids corporel, les signes de déshydratation se traduisent par l'apparition progressive de fatigue, de lourdeur des jambes et d'essoufflement, d'un état de léthargie, de confusion, de difficultés à s'exprimer, de faiblesse. Les globes oculaires deviennent hypotoniques et cernés, le pli cutané persiste quand on pince la peau. Le coma peut succéder à la torpeur.

D'autres accidents graves, parfois mortels, peuvent aussi apparaître en dehors de toute pathologie cardiovasculaire, comme le "coup de chaleur", élévation excessive de la température interne avec forte rougeur, sensation intense de chaleur, puis l'ébriété, malaise et perte de connaissance. Les risques de lésions tissulaires ainsi que de séquelles neurologiques sont très importants. Un refroidissement du sujet et une réhydratation par perfusion doivent être effectués en urgence.