重度低氧血症是指血氧分压低于 60mmHg，同时伴有二氧化碳分压高于 50mmHg 的一种病理状态，会引发多种明显症状。
呼吸系统表现
呼吸困难： 患者会明显感觉喘气费力，呼吸频率加快，每分钟可能超过 20 次，严重时会出现鼻翼扇动、张口呼吸等表现。比如在安静状态下，正常呼吸频率是 12 - 20 次/分钟，重度低氧血症患者呼吸会明显增快。发绀： 口唇、甲床等部位会呈现青紫色。这是因为血液中还原血红蛋白增多所致，当还原血红蛋白含量超过 50g/L 时，就会出现明显发绀现象。
神经系统表现
头痛头晕： 患者常常会感到头部胀痛、昏沉，头晕不适，严重时会影响正常的平衡感和判断力。这是由于缺氧导致脑血管扩张、脑血流增加引起颅内压升高所致。意识障碍： 轻度的可能表现为注意力不集中、烦躁不安，重度时可出现嗜睡、昏迷等情况。例如，严重低氧血症可能使大脑皮层功能受到抑制，从而出现不同程度的意识改变。
心血管系统表现
心率加快： 身体会通过加快心率来增加氧的输送，一般心率会超过 100 次/分钟。因为缺氧会刺激交感神经兴奋，导致心率反射性增快。血压变化： 早期可能血压升高，这是机体为了保证重要脏器供血的一种代偿机制；后期严重时血压会下降，提示病情危重，因为缺氧会影响心脏的收缩和舒张功能，导致心输出量减少，进而引起血压降低。
其他表现
精神萎靡： 患者整体精神状态不佳，感觉疲惫无力，对周围事物的兴趣降低。这是因为全身组织器官缺氧，影响了正常的生理功能和代谢，导致机体处于一种虚弱的状态。