Основу (центральное звено патогенеза) респираторной гипоксии, как и экзогенного типа гипоксии составляет артериальная гипоксемия.

Такое положение может быть вызвано (Адо А.Д., Тетенев Ф.Ф., 2001; Ward J. P.T. et al., 2008):

Обращает внимание, что при нарушении диффузии кислорода через альвеолярно-капилярную мембрану (Б), снижении вентиляционно-перфузионных отношений (В), формировании вено-артериолярного шунта (Г) и возрастании скорости кровотока по легочным капиллярам (Д), парциальное давление кислорода в альвеолярной газовой смеси (Р_АО₂) остается без изменений. Падение же РаО₂ в каждом из этих случаев обусловлено другими механизмами, а именно: нарушением транспорта кислорода из альвеол в легочные капилляры (Б),увеличением объема крови, не контактирующей с альвеолярным воздухом (В), сбросом венозной крови (шунт) в артериальное русло (Г),уменьшением времени контакта крови с альвеолярным воздухом вследствие снижения емкости сосудистого русла при увеличении минутного объема кровтока (Д).В этих условиях Δ между парциальным давлением кислорода в альвеолах (Р_АО₂) и в артериальной крови (РаО₂) будет увеличена. В противоположность этому при альвеолярной гиповентиляции (А), сопровождающейся снижением Р_АО₂ и, соответственно, РаО₂ данный показатель (Р_АО₂ – РаО₂) останется без изменений.