新生兒敗血症最常見的併發症是腦膜腦炎或腦炎，因敗血症是因細菌感染，細菌通過血液循環到腦部，遺留在腦部。兒童血-腦屏障非常弱，沒有免疫力，血-腦屏障不夠堅強，造成細菌侵入，在腦部繁殖引起化膿性感染，所以化膿性腦膜炎是最常見也是最嚴重的敗血症。

另外，其它系統也會引起相關問題，比如細菌通過血液循環進入肺部，引起肺膿腫。通過血液循環進入消化系統，引起壞死性腸炎。也可進入腎臟、肝臟等各個臟器，所以敗血症併發症比較廣泛，但因腦部血流比較豐富，所以常見的是化膿性腦膜炎。一旦兒童發生敗血症，家長要注意，如果出現體溫不升、抽搐、嗜睡、昏迷等症狀時，一定要及時到醫院就診。