PaO₂是指动脉血液内混合气总压力中氧单独所占的压力。PaO₂取决于吸入气氧分压的高低、肺的通气与换气功能及静脉血分流入动脉的多少。动脉氧分压是反映缺氧的敏感指标。一般以PaO₂的高低作为缺氧的分级依据。PaO₂ 66～93kPa为轻度缺氧；PaO₂为46～66kPa为中度缺氧，PaO₂在46kPa以下为重度缺氧。

脑的耗氧量占全身耗氧量的1/5，脑组织对缺氧的耐受性很差，正确情况下，动脉血氧分压为106～133kPa，缺氧时，精神神经症状出现最早。对于PaO₂小于66kPa的患者，可有精神症状，必须给予氧气治疗。

对于PaO₂ 56kPa，PaO₂ 93kPa的患者，其呼吸中枢对二氧化碳已不敏感，呼吸节奏主要来自缺氧对外周化学感受器的刺激。如果给高浓度氧气吸入，虽可解除缺氧，但同时也解除了缺氧兴奋呼吸中枢的作用，而导致进一步的呼吸抑制，加重二氧化碳潴留，甚至发生二氧化碳麻醉。因此，对这类患者氧疗时，必须控制其氧浓度，采用低浓度持续给氧。