Légzési elégtelenség akkor alakul ki, amikor a tüdő (légzőrendszer) nem képes az artériás vér megfelelő oxigenellátására és/vagy a szén-dioxid-megmaradás megakadályozására. Adott esetben a PaO2 és a PaCO2, a gyakorlati teendők szempontjából irányadó értékei igen eltérőek lehetnek ugyan, de hagyományosan a 60 Hgmm-nél (8 kPa) alacsonyabb PaO2, valamint 50 Hgmm-nél (6,7 kPa) magasabb PaCO2 a leggyakrabban megjelölt határértékek a légzési elégtelenség meghatározásánál.A légzőrendszert két részre oszthatjuk: a gázcsere szervére, a tüdőre és a légzőpumpára, amely a tüdőket (alveolaris gáztereket) szellőzteti. A légzőpumpa a mellkasfalat a légzőizmokkal, a centrális légzőközpontokat, valamint az ezeket összekötő spinalis és perifériás idegeket egyaránt magában foglalja.A rendszer egyik vagy mindkét részének működészavara légzési elégtelenséget okoz. A tüdőparenchyma különböző betegségei (pneumonia, emphysema, interstitialis tüdőbetegségek) hypoxaemiát okoznak (normocapniával vagy hypocapniával), míg a pumpaelégtelenség (altatószer-túladagolás vagy neuromuscularis betegségek következtében) alveolaris hypoventilatióhoz, domináló hypercapniához vezet.