Парциальное давление кислорода используется в клинической практике для определения наличия и степени гипоксии. Парциальное давление менее 80 мм рт. ст. указывает на гипоксемию, а парциальное давление менее 60 мм рт. ст. свидетельствует о дыхательной недостаточности. Низкое парциальное давление кислорода часто вызвано неадекватной альвеолярной вентиляцией, снижением диффузии легких и дисбалансом соотношения вентиляции и кровотока, например, у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких, тяжелой пневмонией, интерстициальной пневмонией, респираторным дистресс-синдромом взрослых, отеком легких и легочной эмболией. Низкое парциальное давление кислорода часто свидетельствует о тканевой гипоксии, и необходимо назначить соответствующую кислородную терапию. Например, если гипоксемия не сопровождается повышением парциального давления углекислого газа, то дыхательную недостаточность I типа следует лечить высокими концентрациями кислорода, а если парциальное давление углекислого газа повышено, то дыхательную недостаточность II типа следует лечить непрерывной низкопоточной оксигенацией.