Tkáně neustále spotřebovávají kyslík a uvolňují oxid uhličitý vznikající při látkové výměně. Kyslík a oxid uhličitý difundují přes stěnu vlásečnic vždy ve směru nižšího tlaku příslušného plynu. Ve tkáních se kyslík spotřebovává, a je zde tedy i jeho tlak menší než ve vlásečnicích. Kyslík proto difunduje z krve do tkání. Oxid uhličitý naopak přestupuje z tkání do krve.

Zvyšuje-li se látková výměna ve tkáních, roste i poměrný tlakový rozdíl mezi dýchacími plyny ve tkáni a v krvi, a zrychluje se i oboustranný převod kyslíku a oxidu uhličitého. Mají-li tkáně nedostatek kyslíku, vzniká hypoxie.

Příčiny hypoxie mohou být různé:

1. Nedostatek červených krvinek, nebo červeného krevního barviva, vedou k neschopnosti krve přenášet kyslík.
2. "Obsazení" hemoglobinu jedovatým oxidem uhelnatým (CO) vede ke vzniku hypoxie, protože vzniklý karboxihemoglobin není schopen přenášet kyslík. (Je-li při otravách CO červené krevní barvivo změněno ze 70 - 80 % na karboxihemoglobin, dochází ke smrti. I mnohem nižší hodnoty karboxihemoglobinu však vedou k poškození nervových buněk.)
3. Zpomalení cirkulace krve při srdeční nedostatečnosti, nebo při místním uzávěru v cévním řečišti, je zhoubné zvláště pro orgány jakými jsou ledviny, játra, mozek a srdeční sval (infarkt). Postižené tkáně se rozpadají.

Citlivost tkání na nedostatek kyslíku je velmi různá. Obecně platí, že čím je větší látková výměna v orgánu, tím je i účinek hypoxie zhoubnější. Důsledky hypoxie jsou ovšem závislé i na řadě dalších faktorů. Jen krátkodobé hypoxie nezanechávají ve tkáni významnější následky.

Výjimkou je mozek, kde již hypoxie delší než 5 minut vede k nevratnému poškození nervových buněk. Většina tkání snáší náhlou hypoxii v průměru 30 - 60 minut. Pomalu nastupující hypoxii je organismus schopen rozsáhle kompenzovat. Neobnoví-li se však zásobení tkání kyslíkem nebo náhrada není dostatečná, dochází k poškození buněk, k odumření tkáně, popřípadě i ke smrti organismu.