二型呼吸衰竭是高碳酸血症合并有低氧血症。呼吸中枢化学感受器，对二氧化碳反应相对不敏感。呼吸的维持，主要靠低氧血症对颈动脉窦、主动脉体的化学感受器的驱动作用。如果吸入高浓度的氧，则氧分压迅速升高，使外周化学感受器失去低氧血症的刺激，患者的呼吸变浅变慢，使二氧化碳分压随之上升。如果严重，则陷入二氧化碳麻醉状态，这种神志改变往往与二氧化碳分压上升的速度有关。吸入高浓度的氧会解除低氧性血管收缩，引起生理死腔与潮气量之比增加，从而使肺泡通气量减少，二氧化碳分压进一步升高会加重呼吸衰竭。而吸入低流量的氧气，二氧化碳分压上升反而慢，对于缓解二型呼吸衰竭是非常有益的。