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，主要表现为血氧分压与血氧饱和度降低。其常见原因有以下几类：
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（COPD），这类患者的气道会出现阻塞，气体进出肺部不顺畅，导致氧气吸入减少，二氧化碳排出受阻，进而引发低氧血症。据统计，COPD患者中相当一部分存在不同程度的低氧血症情况。另外，胸廓畸形也会影响肺部的通气，比如严重的脊柱侧弯，使得胸腔的容积改变，肺部无法充分扩张，影响气体交换，引起低氧。肺部换气功能障碍： 像肺炎，肺部的肺泡和间质发生炎症，会影响气体在肺泡和血液之间的交换。例如大叶性肺炎，炎症区域的肺泡无法正常进行气体交换，导致氧气不能有效地进入血液。还有肺纤维化，肺部的纤维组织增生，破坏了肺泡的结构和功能，使得氧气难以从肺泡传递到血液中，从而引发低氧血症。
心血管系统问题引起
心输出量减少： 严重的心力衰竭时，心脏泵血功能下降，不能将足够的血液输送到全身，包括肺部进行气体交换，就会造成低氧。比如全心衰竭的患者，肺部淤血，影响了气体交换过程，导致血液中的氧含量降低。另外，先天性心脏病中如法洛四联症，心脏的结构异常使得右向左分流增加，静脉血不能充分经过肺部氧合就直接进入体循环，引起低氧血症。肺血管病变： 肺栓塞就是常见的肺血管病变，血栓堵塞肺动脉或其分支，使肺组织得不到足够的血液供应，影响气体交换。肺血管炎也会破坏肺血管的结构和功能，导致肺部的气体交换受到影响，引发低氧。
血液系统因素所致
血红蛋白数量或性质异常： 严重贫血时，血红蛋白含量减少，携带氧气的能力下降，从而引起低氧血症。例如重度缺铁性贫血患者，由于血红蛋白不足，不能运输足够的氧气到组织。还有高铁血红蛋白血症，血红蛋白的性质发生改变，不能正常携带氧气，也会导致机体缺氧。比如某些化学物质中毒可引起高铁血红蛋白血症，使血液携氧能力下降。
其他因素影响
高原环境： 在高原地区，大气压降低，空气中的氧分压也随之降低，人体吸入的氧气量减少，容易引发低氧血症。长期处于高原环境的人，身体需要一定时间来适应，但短时间内可能会出现不同程度的低氧表现。另外，长时间处于密闭、空气不流通的环境中，比如地下室等，空气中氧气含量相对较低，也可能导致人体出现低氧情况。