脳内現象説に否定的な主張では、体外離脱の存在が論拠に挙げられる事が多い。
アラン・サリバンのケース.
立花隆によるアメリカでの調査では、心筋梗塞の発作を起こして病院に担ぎ込まれた男性(アラン・サリバン)が、意識不明中に体外離脱を経験し、後に手術中の様子を描写している。サリバンと担当医は手術後に顔を合わせておらず、初検証は立花隆の立会いの元で行われた。
全盲者の臨死体験.
心停止(脳波フラット)時の臨死体験.
しかしサム・パーニアやピーター・フェンウィックなどの研究者はこの解釈に否定的である。前者であれば、通常は心停止後に脳損傷による記憶喪失が起こるため、何らかの体験が起こっても蘇生後にそれらを思い出す事は難しい。(記憶喪失の時間の長さは脳損傷の程度を測る目安にもなる。)後者については、脳が混乱状態を経て意識を回復する時に臨死体験のような明晰で秩序だった意識状態を生じるとは考えにくい、と述べている。単なる失神からの回復であっても意識は混乱した状態になるため、脳が酸欠で損傷する心停止の状態であれば尚更だという。
脳の機能停止(低下)状態における臨死体験.
脳内現象説では説明が難しい現象の代表例として、脳の機能が停止(あるいは極端に低下)している最中に患者が臨死体験をしていたという事例が存在する。以下は代表例である。
パム・レイノルズのケース.
エベン・アレグザンダーのケース.
特にエベンの大脳皮質は機能していなかったため、幻覚を見る事すらできない状態であった。エベンの臨死体験では鮮明かつ複雑な内容の映像も現れたため、「脳幹による幻覚説」でも説明がつかない。「一時的に機能が停止していた脳が意識を回復する際、それまでの古い記憶が支離滅裂に放出された」とする「脳の再起動説」も検討されたが、エベンは昏睡状態中の病室の様子を一部記憶していたため、この説も否定された。最も印象的な例は、エベンには一度も面識もなく顔も知らないまま他界した実の妹が存在したが、臨死体験中に対面した女性がこの妹であったという（エベンは臨死体験後に両親から渡された顔写真を見て、初めて実の妹の顔を確認した）。