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。其原因有多种，比如呼吸系统疾病是常见的一类原因。像慢性阻塞性肺疾病，在我国40岁以上人群中患病率约为8.6%，患者的气道会出现持续炎症、狭窄等情况，影响气体交换，导致氧气吸入和二氧化碳排出受阻，进而引发低氧血症。另外，肺炎也是常见原因，当肺部被细菌、病毒等感染时，肺泡会发生炎症，影响氧气在肺泡和血液之间的交换，使得血液中氧含量降低。
呼吸系统疾病相关原因
肺部通气功能障碍： 比如胸廓畸形，像严重的脊柱侧弯，会影响胸廓的正常扩张和收缩，导致肺部通气量减少，从而引起低氧血症。还有肥胖低通气综合征，肥胖人群由于颈部脂肪堆积等原因，容易出现睡眠时通气不足，长期可导致慢性低氧血症。肺部换气功能障碍： 肺纤维化就是典型的换气功能障碍原因，肺纤维化会使肺泡和毛细血管之间的气体交换面积减少，气体扩散受到阻碍，进而造成低氧血症。另外，急性呼吸窘迫综合征也会导致换气功能严重受损，它是由严重感染、创伤等多种因素引起的，肺部会出现广泛炎症和水肿，破坏正常的气体交换结构。
循环系统疾病相关原因
心输出量减少： 比如心力衰竭，当心脏功能下降时，心输出量减少，导致全身组织器官的血液灌注不足，其中肺部的气体交换也会受到影响，引起低氧血症。像冠心病患者如果发生心肌梗死，导致心脏泵血功能急剧下降，就容易出现低氧血症的情况。肺血管病变： 肺栓塞就是常见的肺血管病变原因，血栓堵塞肺动脉或其分支，会使肺部血流受阻，影响气体在肺部的交换，造成低氧血症。另外，肺动脉高压也会影响肺血管的正常功能，导致血液与肺泡之间的气体交换异常，引发低氧血症。
血液系统相关原因
血红蛋白异常： 比如地中海贫血，患者的血红蛋白结构或合成存在异常，携带氧气的能力下降，从而导致低氧血症。还有一氧化碳中毒，一氧化碳会与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白失去携氧能力，造成机体严重缺氧。红细胞数量不足： 例如严重的贫血，当红细胞计数和血红蛋白浓度明显降低时，血液携带氧气的总量减少，就会引发低氧血症。像营养不良性贫血，由于缺乏铁、维生素B12等造血原料，导致红细胞生成减少，进而出现低氧相关表现。