呼吸衰竭病人都有低氧血症和高二氧化碳血症。低氧血症就是指血液中氧分压降低，血液氧分压降低时，为了增加血液运输氧的能力，人体就会进行代偿。氧在血液中的运输主要是通过血液中的红细胞来实现的。因此，人体代偿活动的一个主要方面就是继发性红细胞增多(不是原发或先天性红细胞增多)。血液检查为红细胞计数增多，红细胞中主要运氧物质血红蛋白的含量升高。但发生急性呼吸衰竭时，由于机体来不及代偿，红细胞计数和血红蛋白含量可以完全正常。感染诱发的呼吸衰竭，血液检查白细胞总数可明显升高，中性粒细胞比例增大。有些年老体弱的危重病人，虽有明显感染，因机体反应性差，白细胞总数可以正常，但往往有中性粒细胞所占比例增大，要引起注意。呼吸衰竭合并弥漫性血管内凝血(DIG) 时，血液检查血小板计数明显减少，测量出血时间延长，凝血时间亦延长。若引起呼吸衰竭的原发性疾病为慢性消耗性疾患，患者存在明显营养不良而有贫血表现时，血液检查红细胞计数和血红蛋白含量均低于正常。至于其他大多数急性呼吸衰竭患者，血液检查可以完全正常。