重症熱中症是熱中症中最嚴重的狀態，若未採取適當處置將危及生命。此類熱中症可進一步分為四種類型：熱痙攣、熱疲勞、日射病、熱射病。
熱痙攣的症狀特徵：多發生於大量流汗伴隨口渴、水分攝取量高但鹽分補充不足，導致血中鈉濃度急遽顯著下降時。此類熱中症發作時，肌肉會突然出現陣發性痙攣性疼痛。
熱衰竭症狀特徵：此類熱中症常見於高齡者及暫時無法適應高溫環境者。主要症狀包含暈眩、頭痛、心悸、口渴、噁心、嘔吐、冷汗、血壓下降、昏厥或意識混亂。此時體溫通常維持正常或略高。
日射病的症狀特徵：此類熱中症如其名，成因在於長時間暴露於直射陽光下，強烈日照穿透頭部皮膚與顱骨後損傷腦細胞，導致腦組織充血水腫。由於損傷主要集中於頭部，初期不適感多表現為劇烈頭痛、噁心、嘔吐及焦慮感，後續可能引發昏迷或痙攣。
熱射病症狀特徵：部分人群在高溫環境下長時間從事體力勞動時，體內產熱過盛而散熱不足，導致體溫急遽攀升。發病初期可見大量冷汗，隨後出現無汗、呼吸淺促、脈搏細速、興奮狀態、意識混亂、血壓下降等徵象，最終發展為伴隨四肢痙攣的昏迷。重症患者可能引發腦水腫、肺水腫及心臟衰竭等併發症。
健康警示：若於高溫環境發生中暑昏迷，應立即將患者移至通風陰涼處，以冷水降溫。持續監測體溫變化，若持續維持攝氏40度左右高燒，須迅速送往經驗豐富的醫療機構接受輸液復甦治療。切勿輕忽此為嚴重中暑，務必把握治療時機。