氧分压高见于过度换气，如剧烈运动，呼吸急促使氧分压增高。气管插管或气管切开患者使用呼吸机通气，呼吸机条件设的太高，呼吸频率，潮气量，吸入氧浓度等参数设置高了都会引起氧分压增高。
氧分压低说明机体处于缺氧状态，首先脑组织对缺氧最敏感，缺氧5分钟即出现不可逆反应，刚开始缺氧时会出现头晕，恶心，时间长则出现昏迷。其次心脏对缺氧也很敏感，心脏缺氧不能有效泵血，泵出的动脉血因缺氧不能满足机体需要，加重全身缺氧症状，比如肾脏血管收缩，出现尿少，时间长则出现肾脏衰竭。氧分压低于94%即为低氧，此时即需吸氧纠正缺氧状态。
动脉血氧分压在95-100mmHg之间。这是一种灵敏的反映人体低氧的指标。主要是看身体有没有缺氧，有没有缺氧的情况。动脉血氧分压在60-80mmHg以下是轻度缺氧，低于40-60mmHg是中度缺氧，低于40mmHg就是严重的缺氧，低于30mmHg就会危及生命。多种肺部感染都会导致动脉血氧分压的病理变化。
是由吸入肺泡的氧浓度过低，或进入肺泡的氧未能进入血液，或者是病人耗氧过多所致，氧分压低的原因最常见的为气道疾病如支气管炎、支气管哮喘、睡眠呼吸暂停、慢性阻塞性肺疾病和肺不张等。
引起氧分压偏低有两种可能性，一是有房室缺，有肺动脉高压存在，左心压力降低以后，右向左分流出现或增加，导致氧分压降低;另一种是已有临界的通气血流失调情况(如肺不张)，可以加重肺的通气血流比例失调，引起低氧血症。
肺泡动脉氧分压差，指的是肺泡氧分压与动脉血氧分压之间存在的一个差值，它是判断肺换气功能正常与否的重要依据。在心肺复苏患者的抢救中，肺泡动脉氧分压差是反映患者抢救之后预后的一项重要指标，可以经过抽取动脉血，经过血气分析仪进行测定。它的降低表示高原性的低氧血症，升高可见于肺不张和成人呼吸窘迫综合征。