A hipoxia existe quando existe uma quantidade reduzida de oxigénio nos tecidos do corpo. A hipoxemia refere-se a uma redução do PO2 abaixo da faixa normal, independentemente de a troca gasosa estar prejudicada no pulmão, CaO2 ser adequada ou de existir hipoxemia tecidual. Existem vários mecanismos fisiológicos potenciais para a hipoxemia, mas em pacientes com DPOC o predominante é a desadequação V/Q, com ou sem hipoventilação alveolar, conforme indicado pela PaCO2. A hipoxemia causada pelo descasamento V/Q, tal como se observa na DPOC, é relativamente fácil de corrigir, de modo que apenas quantidades comparativamente pequenas de oxigênio suplementar (menos de 3 L/min para a maioria dos pacientes) são necessárias para a ODP. Embora a hipoxemia normalmente estimule a ventilação e produza dispnéia, esses fenômenos e os outros sintomas e sinais de hipoxemia são suficientemente variáveis em pacientes com DPOC para serem de valor limitado na avaliação do paciente. A hipóxia alveolar crônica é o principal fator que leva ao desenvolvimento de cor pulmonale- hipertrofia ventricular direita com ou sem insuficiência ventricular direita – em pacientes com DPOC. A hipertensão pulmonar afeta negativamente a sobrevida em DPOC, a ponto de paralelizar o grau de elevação da pressão média da artéria pulmonar em repouso. Embora a gravidade da obstrução do fluxo aéreo medida pelo VEF1 seja a melhor correlação com o prognóstico geral em pacientes com DPOC, a hipoxemia crônica aumenta a mortalidade e a morbidade para qualquer gravidade da doença. Estudos em larga escala da ODP em pacientes com DPOC têm demonstrado uma relação dose-resposta entre as horas diárias de uso de oxigênio e sobrevida. Há razões para acreditar que o uso contínuo, 24 horas por dia de oxigênio em pacientes adequadamente selecionados produziria um benefício de sobrevivência ainda maior do que o mostrado nos estudos NOTT e MRC.