Hỗn hợp khí đi từ ngoài khí quyển vào đến phế nang có phân áp O2 giảm và CO2 tăng do:

Ở người bình thường, vận tốc khuếch tán của CO2 qua màng phế nang mao mạch lớn hơn O2. Điều này là do CO2 có độ hòa tan trong máu lớn hơn O2 (hệ số hòa tan của CO2 lớn hơn khoảng 20 lần so với O2). Do đó, mặc dù chênh lệch áp suất riêng phần của O2 lớn hơn CO2, nhưng vận tốc khuếch tán của CO2 vẫn lớn hơn.

Phân áp khí O2 ở phế nang là khoảng 100 mmHg. Đây là áp suất riêng phần của oxy trong hỗn hợp khí ở phế nang, nơi oxy khuếch tán vào máu.

Độ bão hòa oxy của hemoglobin (%O2 Hb) tăng lên khi phân áp oxy trong động mạch (PaO2) tăng. Điều này là do hemoglobin có ái lực cao hơn với oxy ở áp suất oxy cao hơn, dẫn đến nhiều oxy liên kết hơn với hemoglobin.

Trong suy hô hấp mãn tính, cơ thể dần thích nghi với tình trạng oxy máu thấp (PaO2 giảm). Khi đó, vai trò kích thích hô hấp chính chuyển từ CO2 sang O2. Nếu nồng độ O2 tăng quá cao (ví dụ, khi thở oxy liều cao), nó có thể ức chế trung tâm hô hấp, dẫn đến giảm thông khí và tăng CO2 máu, gây nguy hiểm cho bệnh nhân. Do đó, việc điều chỉnh O2 rất quan trọng trong suy hô hấp mãn tính.