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。一般来说，海平面静息状态下，动脉血氧分压（PaO₂）<8kPa（60mmHg），或伴二氧化碳分压（PaCO₂）>6.67kPa（50mmHg），即为低氧血症。
呼吸系统表现
呼吸频率改变： 轻度低氧血症时，呼吸会增快，比如可能每分钟呼吸次数超过20次。这是身体试图通过加快呼吸来获取更多氧气的一种代偿反应。呼吸困难： 患者会感觉呼吸费力，严重时可能出现鼻翼扇动、三凹征等表现。三凹征就是指吸气时胸骨上窝、锁骨上窝和肋间隙明显凹陷。
神经系统表现
头痛头晕： 低氧血症会影响脑部供血供氧，患者常常会有头痛的症状，疼痛可能为胀痛，同时伴有头晕，感觉头重脚轻，走路不稳。精神状态改变： 轻度低氧血症可能表现为注意力不集中，记忆力下降。重度低氧血症时，可能出现烦躁不安、嗜睡，甚至昏迷等情况。比如一些严重肺部疾病导致低氧血症的患者，病情加重时会从清醒变得嗜睡，进而昏迷。
心血管系统表现
心率变化： 早期低氧血症可引起心率加快，比如原本心率在70 - 80次/分钟，可能会增加到90次/分钟以上。这是因为身体缺氧时，交感神经兴奋，导致心率代偿性增快来提高心输出量。血压变化： 轻度低氧血症时血压可能会升高，而重度低氧血症时血压会下降。这是因为初期身体通过调节来维持重要器官供血，后期缺氧严重，心脏功能受到影响，导致血压降低。
其他表现
发绀： 这是低氧血症比较典型的表现之一。口唇、甲床等部位会出现青紫现象。一般当动脉血氧饱和度低于90%时，就比较容易出现发绀，但也有一些特殊情况，比如贫血患者可能发绀不明显。疲劳乏力： 患者会感觉全身没有力气，活动耐力下降，稍微活动一下就会觉得很累，影响日常生活和工作。