La PO2 arteriosa diminuisce nell'ipossia a causa di
Avvelenamento da cianuro
Avvelenamento da CO
BPCO
Shock
La BPCO si presenta con ipossia ipossica. L'ipossia ipossica è la forma più comune di ipossia osservata clinicamente. 
Le malattie che la causano possono essere approssimativamente suddivise in quelle in cui l'apparato per lo scambio dei gas fallisce, quelle come le cardiopatie congenite in cui grandi quantità di sangue vengono deviate dal lato venoso a quello arterioso della circolazione, e quelle in cui le vie respiratorie la pompa si guasta. 
L’insufficienza polmonare si verifica quando condizioni come la fibrosi polmonare producono un blocco alveolo-capillare o vi è uno squilibrio ventilazione-perfusione. 
Il guasto della pompa può essere dovuto all'affaticamento dei muscoli respiratori in condizioni in cui il lavoro respiratorio è aumentato o a una serie di difetti meccanici come pneumotorace o ostruzione bronchiale che limitano la ventilazione. 
Può anche essere causata da anomalie dei meccanismi neurali che controllano la ventilazione, come la depressione dei neuroni respiratori nel midollo da parte della morfina e di altri farmaci.