新生儿败血症最常见的并发症是化脓性脑膜炎，简称化脑。
化脑是新生儿败血症中最严重的并发症之一，病原菌以大肠埃希菌及B组溶血性链球菌较多见。当病原菌入侵血液循环后，首先在血液中繁殖并产生大量毒素，引起全身中毒症状。若未及时治疗，细菌可随血流通过血脑屏障进入中枢神经系统，从而引起化脓性脑膜炎。
化脑多发生在败血症病程中，尤其多见于出生后1周内的新生儿，其临床表现常不典型，尤其早产儿。常见的症状有：发热或体温不升、反应差、吐奶、哭声减弱或尖叫、凝视、前囟饱满等。
如果新生儿出现以上症状，家长应及时带其就医，医生一般会通过腰椎穿刺取脑脊液进行检查，以明确诊断。一旦确诊为化脑，需要立即进行抗感染治疗，通常选用头孢曲松钠联合氨苄西林钠。如果治疗不及时，可能会导致脑积水、癫痫、智力低下等后遗症。
此外，新生儿败血症还可能并发肺炎、肺脓肿、骨髓炎、关节炎、肝脓肿、腹膜炎等疾病。因此，对于新生儿败血症，家长一定要引起重视，及时带其就医治疗，以减少并发症的发生。