De ernstige vorm van decompressieziekte (type II) veroorzaakt meestal neurologische symptomen, variërend van een lichte gevoelsstoornis tot verlamming en overlijden. Het ruggenmerg is zeer kwetsbaar. Wanneer het ruggenmerg is aangetast, kan er gevoelsverlies (hypesthesie), een tintelend gevoel (paresthesie) of zwakte in armen en/of benen ontstaan. De neurologische uitvalsverschijnselen kunnen in enkele uren toenemen en irreversibel zijn. Ook gebeurt het dat het slachtoffer niet meer kan plassen. Buik- en rugpijn worden ook vaak gezien. Symptomen van hersenletsel lijken op die van een luchtembolie: hoofdpijn, verwardheid, moeite met praten en dubbelzien.

Deze vorm treedt meestal op na diepere duiken of bij fouten in de decompressie. Tijdens of kort na een "foutieve" decompressie ontstaan gasbelletjes in de bloedsomloop, die voor een belangrijk deel via de longen worden uitgescheiden. Grotere gasbelletjes passeren echter de longen en komen via het hart weer in de bloedsomloop. Rondom deze belletjes vormen zich bloedstolseltjes In combinatie sluiten zij kleine slagadertjes af, waardoor het weefsel dat door deze slagadertjes wordt verzorgd van zuurstof verstoken blijft. Het weefsel sterft hierdoor af. Tevens zorgen de gasbelletjes ervoor dat de vaatwand geïrriteerd raakt en meer doorlaatbaar wordt. Hierdoor treedt vocht uit de weefsels (oedeem) wat weer een versterkend effect heeft op de slechte zuurstofvoorziening.