Ⅱ型呼吸衰竭的诊断标准主要依据血气分析结果来判定。一般来说，动脉血氧分压（PaO₂）低于60mmHg，同时动脉血二氧化碳分压（PaCO₂）高于50mmHg，且这种情况持续超过一定时间，就可诊断为Ⅱ型呼吸衰竭。
血气分析的关键指标
动脉血氧分压测定： 正常情况下，人体动脉血氧分压在80~100mmHg之间。当PaO₂低于60mmHg时，就有发生呼吸衰竭的可能，但要确诊Ⅱ型呼吸衰竭还需要结合二氧化碳分压的情况。动脉血二氧化碳分压测定： 正常动脉血二氧化碳分压范围是35~45mmHg，当PaCO₂高于50mmHg时，再结合血氧分压的结果，就可以辅助判断Ⅱ型呼吸衰竭。
结合临床情况综合判断
基础疾病相关情况： 如果患者有慢性阻塞性肺疾病（COPD）等基础疾病，出现PaO₂<60mmHg且PaCO₂>50mmHg，那更支持Ⅱ型呼吸衰竭的诊断。因为COPD患者气道受阻，通气功能受限，容易导致二氧化碳潴留同时氧分压降低。发病过程特点： Ⅱ型呼吸衰竭通常是慢性进展为主，比如一些长期慢性肺部疾病患者，经过一段时间观察，血气分析持续出现上述氧分压和二氧化碳分压的异常值，就符合Ⅱ型呼吸衰竭的诊断标准。
与其他类型呼吸衰竭的区分
与Ⅰ型呼吸衰竭的区别： Ⅰ型呼吸衰竭主要是PaO₂<60mmHg，而PaCO₂正常或降低，主要是换气功能障碍导致；而Ⅱ型呼吸衰竭是既有氧分压降低又有二氧化碳分压升高，是通气功能不足为主或者通气与换气功能均有障碍引起。与其他心肺疾病的鉴别： 像心功能不全等疾病也可能影响气体交换，但通过血气分析中氧分压和二氧化碳分压的具体数值，以及结合心肺疾病的其他临床表现，能够区分出是否为Ⅱ型呼吸衰竭。例如心功能不全可能会有肺水肿等表现，但血气分析的二氧化碳分压和氧分压变化特点与Ⅱ型呼吸衰竭有区别。