生物体内的代谢过程必须有氧的参与，如各组织器官缺氧，即可导致代谢紊乱、功能障碍和细胞损害。因此，缺氧对中枢神经系统、心脏、呼吸系统跟肝肾功能都产生影响。
对呼吸的影响主要是急性缺氧时可以刺激主动脉体、颈动脉体的化学感受器，使呼吸增快、加深，极严重的缺氧可以抑制呼吸中枢，引起周期性的呼吸、呼吸运动减弱，甚至呼吸停止。缺氧损害血管内皮细胞，可使肺毛细血管通透性增加，严重时可导致肺水肿。缺氧减少Ⅱ型肺泡上皮细胞分泌表面活性物质，导致肺部张和肺内分流的加重。
缺氧还可使支气管黏膜上的肥大细胞增多，生物活性介质，比如5-羟色胺、前列腺素、组织胺、白细胞三烯的分泌也增多，引起支气管平滑肌的痉挛。缺氧还可以使肺血管收缩、肺动脉压升高，长期的肺动脉高压必然导致右心室肥厚和肺源性心脏病。