很多疾病都會引起Ⅰ型呼吸衰竭，比如心功能衰竭、嚴重肺炎、重癥肺炎，病人雖然吸氧，但是血液里無法進行正常氣體交換，導致通氣血流比例失調，引起Ⅰ型呼吸衰竭。Ⅰ型呼吸衰竭病人的缺氧癥狀比較嚴重，例如胸悶、氣促、紫紺、口唇發紺等癥狀，嚴重低氧血癥病人可能出現昏迷。 排除心內解剖分流和原發排血量降低引起的呼吸衰竭后，靜息狀態下吸空氣，抽血做動脈血氧分壓，血氧分壓小于60mmHg，同時沒有二氧化碳潴留，考慮存在Ⅰ型呼吸衰竭。可見于換氣功能障礙、彌散功能損害、肺動靜脈氧分流的病人，因為換氣功能障礙，導致血氧分壓降低。 如果病人出現嚴重肺部感染，或者間質性疾病，或者急性肺栓塞，也會出現Ⅰ型呼吸衰竭。急性肺栓塞病情比較兇險，有血栓高危因素病人都可能出現。而急性肺栓塞的病人一旦發生Ⅰ型呼吸衰竭則非常嚴重，甚至可能造成病人猝死。