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，一般海平面静息状态下动脉血氧分压（PaO₂）<8kPa（60mmHg），或伴有二氧化碳分压（PaCO₂）>6.7kPa（50mmHg）。低氧血症会有多种症状表现。
呼吸系统相关症状
呼吸困难： 这是低氧血症比较常见的表现，患者会感觉呼吸费力，严重时可能呼吸频率会加快，比如原本平静时呼吸频率是16 - 20次/分钟，低氧血症时可能会增加到25次/分钟以上。咳嗽咳痰： 部分低氧血症患者可能会出现咳嗽，一开始可能是刺激性干咳，随着病情发展，可能会有咳痰的情况，如果合并肺部感染，痰量会增多，且可能出现脓性痰。
神经系统相关症状
头痛头晕： 轻度低氧血症时就可能出现头痛，一般是前额部疼痛比较明显，同时伴有头晕，患者会感觉头重脚轻，走路或者活动时这种头晕头痛可能会加重。精神行为异常： 严重的低氧血症可能会影响神经系统功能，出现精神行为异常，比如烦躁不安，原本性格比较温和的人可能变得容易激动、烦躁；或者出现嗜睡，原本清醒的状态下，会经常犯困，甚至出现意识模糊的情况。
心血管系统相关症状
心率加快： 身体为了弥补缺氧状况，心脏会加快跳动来增加供血，一般会发现心率比正常情况增快，正常心率是60 - 100次/分钟，低氧血症时可能会超过100次/分钟。血压变化： 早期低氧血症可能会使血压升高，因为身体处于应激状态，交感神经兴奋，导致血压上升；但如果低氧血症持续加重，可能会引起血压下降，出现休克等严重情况，表现为血压低于90/60mmHg等。
其他症状
发绀： 口唇、甲床等部位会出现发绀现象，也就是这些部位颜色变紫，这是因为血液中还原血红蛋白增加所致。一般当动脉血氧饱和度低于90%时，就比较容易出现发绀表现。乏力： 患者会感觉全身没有力气，活动耐力明显下降，比如原本能爬几层楼梯，现在爬一层就感觉很累，提不起劲。