氧是人體進行新陳代謝的關鍵物質，是人體生命活動的第一需要。由肺吸入的氧轉化為人體內可利用的血氧，血液攜帶血氧向全身輸入生物氧化所需的能源，因此氧是正常生命活動中不可或缺的重要物質。成人在靜息狀態下，每分鐘耗氧量約為250ml，若活動時，耗氧量就明顯增加。正常機體內氧的儲備量（包括存留于肺泡內以及同血紅蛋白及紅蛋白結合的氧）大約只有1.5L左右。當呼吸停止，即使體內儲氧充分利用也只能維持幾分鐘的生命活動。可是，一般機體的各種代謝活動都遠在體內的氧還沒有完全耗盡之前，就可出現明顯障礙。這樣，機體必須依賴于外界氧的供給和通過呼吸、血液、血液循環不斷地完成氧的攝取和運輸，以保證細胞生物氧化的需要。

    完整的供氧和耗氧過程包括三個環節：一是外界空氣與肺泡之間以及肺泡與肺毛細血管之間氣體交換，這稱為外呼吸；二是組織細胞與組織毛細血管之間的氣體交換，這稱為內呼吸；三是血液的氣體運輸，這是輸送氧，協調內、外呼吸的中間環節。

    由于氧的攝取、攜帶或運輸障礙，或由于外界環境中氧分壓的降低，或由于組織細胞受損，而使組織或器官不能得到足夠的氧的供給或者不能充分利用氧來進行代謝活動，從而引起代謝、功能和形態結構變化的病理過程稱為缺氧。缺氧是一種相當常見的病理過程，可以直接引起機體死亡。不僅在大氣中氧分壓過低情況下發生，也可在循環、血液、呼吸等系統疾病時由于氧供給和氧利用障礙而出現。

    呼吸功能不全可導致缺氧癥。由于呼吸中樞抑制，呼吸肌麻痹，呼吸道堵塞，肺部疾患（肺炎、肺水腫等），胸廓疾患（胸腔積液、氣胸等）及其他一些疾病（如甲狀腺機能減退、代謝性堿中毒等）所致的肺的通氣和（或）換氣功能障礙，可引起低張性低氧血癥。

    心臟的工作狀態與血氧的輸送量密切相關，心臟泵血能力越強，血氧的含量就越高；其次，心臟冠狀動脈越通暢，血氧輸送到心腦及全身的濃度就越高，人體重要器官狀態就越良好。心臟病及心腦血管疾病可導致缺氧癥產生。

    血液中血紅蛋白含量減少或血紅蛋白的性質發生改變可導致缺氧。各種原因引起的貧血可導致血紅蛋白的減少，單位容積血液內紅細胞數和血紅蛋白量減少，雖然PaO2和氧飽和度正常，但氧容量降低，氧含量也隨之減少；在有些情況下，如一氧化碳、苯胺、硝基苯、亞硝酸鹽等中毒，可致使血紅蛋白發生改變，使其攜帶氧的能力降低，其中以亞硝酸鹽中毒最常見，在自然界中，廣泛存在著亞硝酸鹽和（或）它的前身硝酸鹽，土壤、水、污染的空氣中都含有，不新鮮的蔬菜、剩菜飯、腌漬的咸菜等，含有較多的硝酸鹽，在細菌的作用下，或在腸道細菌的作用下，變為亞硝酸鹽，如食入過多可引起高鐵血紅蛋白血癥，進而導致缺氧癥狀。

    宇航、高空作業、高原勘探、旅游等人員，隨著所處海拔高度的增加，氣壓不斷下降，大氣中氧分壓相應下降，形成低氧壓缺氧狀態，如海拔高度5000m時的氧分壓僅為平原地區的二分之一，至8000m時僅三分之一，達到生理適應極限，久居平原的人可因缺氧而致死。

    一旦體內由于呼吸、血氧含量及血液運行障礙等而使體內器官缺少血氧，就會像不能正常呼吸一樣感到憋氣、窒息，從而引發心缺氧反應（心悸、胸悶、氣促等）、腦缺氧反應（頭暈目眩、記憶障礙、神志不清等）及軀體缺氧反應（機體反應遲鈍、酸痛乏力、手腳發麻等），最終導致機體的心、腦等主要器官因供氧不足而死亡。因此，保持機體健康的最好辦法是人體每個細胞均能供氧充足。

    機體所有組織中，神經系統，特別是大腦皮層對缺氧最為敏感。每克腦組織在1分鐘內需氧約0.09~0.10ml，幾乎是肌肉組織需要量的20倍。進入機體的氧，約有1/4被大約占體重2.5%的大腦所利用，大腦的能量主要來自于葡萄糖的氧化分解，糖在大腦能量代謝中起主要作用，腦的耗糖量約占全身耗糖量的1/4，在無氧酵解中所產生的乳酸，極易導致大腦細胞疲勞，引起腦組織嚴重缺氧。因此，氧在腦組織代謝中占有十分重要的地位。如果用腦過度，如長時間、高強度的腦力勞動，耗氧量會成倍增加。提高腦的耐缺氧能力顯得十分重要。