Mati otak merujuk kepada keadaan tiadanya pengedaran darah dan oksigen (O2) ke otak yang menyebabkan keseluruhan sistem otak (termasuk batang otak, saraf tunjang dan bahagian-bahagian otak lain yang mengawal aktiviti-aktiviti penghidupan seperti pernafasan dan denyutan jantung) tidak lagi berfungsi dengan sempurna dan keseluruhannya.
Kehilangan fungsi otak ini umumnya tidak lagi boleh dipulihkan, akhirnya membawa kepada masalah kematian otak. Bagi segelintir pesakit, kematian otak boleh terjadi dahulu sebelum denyutan jantung mereka berhenti sepenuhnya.
