1、吸入气氧分压低 例如高原或高空，大气压低;通风不好的矿井、坑道内;吸入低氧的混合气体(如吸入气摄入高浓度的氮、氢或笑气)。由于吸入气氧分压低，PAO2和PaO2随之降低。
2、外呼吸功能障碍 呼吸运动减弱或肺的疾患(如窒息、慢性阻塞性肺疾患、肺水肿、肺炎等)，致肺泡通气量减少，PACO2升高，PAO2降低，结果血液通过肺摄取的氧减少，动脉血氧含量和PAO2降低。由呼吸功能障碍而引起的缺氧，又称呼吸性缺氧(respiratory anoxia)。
3、静脉血分流入动脉(静脉血掺杂)增多正常掺杂到动脉的静脉血约占心输出量的2-3%。如果心房或心室中隔缺损，伴有肺动脉狭窄或肺动脉高压，右心的静脉血可部分经缺损处流入左心。又如肺的疾患，引起弥散障碍或通气/血流比例失调，或肺动脉吻合支开放，可致肺动静脉血功能性或解剖性分流增加。静脉血分流入动脉增多，达到心输出量的50%，PaO2可降到6.65kPa(50mmHg)以下。如果此时肺泡气通气量正常，则肺泡与动脉血氧分压差加大。
