低氧血症是指血液中含氧不足，动脉血氧分压低于同龄人的正常下限。引起低氧血症的原因有多种。
一、呼吸系统疾病导致
肺部通气功能障碍： 比如慢性阻塞性肺疾病，患者的气道狭窄、阻塞，气体进出肺受到影响，通气量减少，就容易引发低氧血症。一般这类患者在病情急性加重时更易出现明显的低氧表现。肺部换气功能障碍： 像肺炎，肺部的肺泡和毛细血管之间的气体交换受到影响，氧气无法正常从肺泡进入血液，从而导致低氧血症。例如大叶性肺炎，炎症会使肺泡实变，影响气体交换。
二、心血管系统问题引起
右向左分流的先天性心脏病： 如法洛四联症，心脏存在异常的通道，使得静脉血没有经过充分的氧合就直接进入动脉系统，导致血液中的氧含量降低，引发低氧血症。这种情况从出生后可能就会表现出相关症状。心力衰竭： 当心脏功能不全时，心脏的泵血功能下降，肺部淤血，影响气体交换，也会造成低氧血症。例如全心衰竭的患者，会出现呼吸困难、低氧等表现。
三、血液系统因素所致
贫血： 严重的贫血会使血液携带氧气的能力下降。比如重度缺铁性贫血，血红蛋白数量减少，运输氧气的能力大打折扣，从而导致低氧血症。一般血红蛋白浓度低于一定数值时，低氧表现会比较明显。红细胞携氧能力异常： 像碳氧血红蛋白血症，一氧化碳与血红蛋白结合，形成不能携带氧气的碳氧血红蛋白，使得血液失去携氧功能，引发严重的低氧血症，这种情况多因一氧化碳中毒引起。