肺栓塞时出现低碳酸血症主要是因为肺栓塞的血栓来源于上下腔静脉还有右心，大部分来自下肢深静脉，栓塞时在栓塞部位的肺血流较以前减少，肺组织的肺泡不能正常工作，肺内血流会重新分布，通气/血流比例会失调，随之右心房压力会逐渐升高。
神经和体液的因素也会导致支气管痉挛，毛细血管的通透性会增加，栓塞的肺泡表面原来的活性物质分泌逐渐减少，肺泡会萎缩，呼吸面积就会减少，肺的体积也会缩小，有时会出现肺不张，如果侵犯到胸膜会出现胸腔积液，这些因素导致呼吸功能不全后出现低氧血症，为了代偿导致过度通气出现低碳酸血症。