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，主要原因有以下几类。首先是呼吸系统相关原因，比如慢性阻塞性肺疾病，这是一种常见的可导致低氧血症的疾病，据统计，在40岁以上人群中患病率较高。患者的气道会出现慢性炎症，导致气道狭窄、气流受限，影响肺的通气和换气功能，进而引起低氧。另外，重症肺炎也是常见原因，肺部发生炎症时，肺泡会出现渗出、实变等情况，影响氧气在肺泡和血液之间的交换，使得血液氧含量降低。
肺部通气功能障碍相关
气道阻塞： 像异物堵塞气道就会引起通气障碍。比如儿童误将小物件吸入气道，会导致局部通气受阻，进而引发低氧血症。还有喉头水肿，各种原因引起的喉头水肿会使气道变窄，影响气体进出肺部，造成低氧。胸廓活动受限： 严重的胸廓畸形，如脊柱侧弯严重到一定程度，会限制胸廓的正常扩张和收缩，影响肺的通气量。另外，大量胸腔积液也会压迫肺组织，使肺的通气面积减少，导致低氧血症发生。
肺部换气功能障碍相关
肺实质病变： 急性呼吸窘迫综合征就是典型的肺实质病变导致低氧的情况。它会使肺泡 - 毛细血管膜受损，通透性增加，引起肺水肿和肺不张等，严重影响气体交换。还有肺纤维化，肺组织被纤维组织替代，弹性下降，气体交换效率降低，从而出现低氧血症。肺血管病变： 肺栓塞就是常见的肺血管病变原因。肺动脉被血栓等堵塞后，部分肺组织无法进行有效的气体交换，导致低氧。另外，肺动脉高压也会影响肺血管的正常功能，使氧气交换受到阻碍，引发低氧血症。
血液系统相关原因
贫血： 当血红蛋白含量降低时，血液携带氧气的能力下降。例如重度贫血患者，血红蛋白浓度远低于正常水平，即使肺功能正常，也会因为血液本身携氧能力不足而出现低氧血症。一般血红蛋白低于60g/L时，就比较容易出现明显的低氧表现。携氧能力异常： 如一氧化碳中毒，一氧化碳会与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，占据了血红蛋白与氧结合的位点，使得血红蛋白失去携氧能力，导致机体缺氧，引发低氧血症。