1、吸入氣氧分壓低 例如高原或高空，大氣壓低;通風不好的礦井、坑道內;吸入低氧的混合氣體(如吸入氣攝入高濃度的氮、氫或笑氣)。由於吸入氣氧分壓低，PAO2和PaO2隨之降低。
2、外呼吸功能障礙 呼吸運動減弱或肺的疾患(如窒息、慢性阻塞性肺疾患、肺水腫、肺炎等)，致肺泡通氣量減少，PACO2升高，PAO2降低，結果血液通過肺攝取的氧減少，動脈血氧含量和PAO2降低。由呼吸功能障礙而引起的缺氧，又稱呼吸性缺氧(respiratory anoxia)。
3、靜脈血分流入動脈(靜脈血摻雜)增多正常摻雜到動脈的靜脈血約佔心輸出量的2-3%。如果心房或心室中隔缺損，伴有肺動脈狹窄或肺動脈高壓，右心的靜脈血可部分經缺損處流入左心。又如肺的疾患，引起彌散障礙或通氣/血流比例失調，或肺動脈吻合支開放，可致肺動靜脈血功能性或解剖性分流增加。靜脈血分流入動脈增多，達到心輸出量的50%，PaO2可降到6.65kPa(50mmHg)以下。如果此時肺泡氣通氣量正常，則肺泡與動脈血氧分壓差加大。
