低氧血症的诊断依据是：
1.由于弥散入动脉血中的氧压力过低使PaO2降低，过低的PaO2可直接导致CaO2和SaO2降低。
2.如果Hb无质和量的异常变化，CO2max正常。
3.由于PaO2降低时，红细胞内2，3-DPG增多，故血SaO2降低。
4.低张性缺氧时，PaO2和血SaO2降低使CaO2降低。
5.动-静脉氧差减小或变化不大。通常100ml血液流经组织时约有5ml氧被利用，即A-VdO2约为2.23mmol/L（5ml/dl）。氧从血液向组织弥散的动力是二者之间的氧分压差，当低张性缺氧时，PaO2明显降低和CaO2明显减少，使氧的弥散速度减慢，同量血液弥散给组织的氧量减少，最终导致A-VdO2减小和组织缺氧。如果是慢性缺氧，组织利用氧的能力代偿增加时，A-VdO2变化也可不明显。
6.皮肤黏膜颜色的变化：正常毛细血管中脱氧Hb平均浓度为26g/L
（2.6g/dl）。
低张性缺氧时，动脉血与静脉血的氧合Hb浓度均降低，毛细血管中氧合Hb必然减少，脱氧Hb浓度则增加。当毛细血管中脱氧Hb平均浓度增加至50g/L（5g/dl）以上（SaO2≤80%～85%）可使皮肤黏膜出现青紫色，称为发绀。在慢性低张性缺氧很容易出现发绀。发绀是缺氧的表现，但缺氧的患者不一定都有发绀。同样，有发绀的患者也可无缺氧，如真性红细胞增多症患者，由于Hb异常增多，使毛细血管内脱氧Hb含量很容易超过50g/L，故易出现发绀而无缺氧症状。