很多疾病都会引起Ⅰ型呼吸衰竭，比如心功能衰竭、严重肺炎、重症肺炎，病人虽然吸氧，但是血液里无法进行正常气体交换，导致通气血流比例失调，引起Ⅰ型呼吸衰竭。Ⅰ型呼吸衰竭病人的缺氧症状比较严重，例如胸闷、气促、紫绀、口唇发绀等症状，严重低氧血症病人可能出现昏迷。
排除心内解剖分流和原发排血量降低引起的呼吸衰竭后，静息状态下吸空气，抽血做动脉血氧分压，血氧分压小于60mmHg，同时没有二氧化碳潴留，考虑存在Ⅰ型呼吸衰竭。可见于换气功能障碍、弥散功能损害、肺动静脉氧分流的病人，因为换气功能障碍，导致血氧分压降低。
如果病人出现严重肺部感染，或者间质性疾病，或者急性肺栓塞，也会出现Ⅰ型呼吸衰竭。急性肺栓塞病情比较凶险，有血栓高危因素病人都可能出现。而急性肺栓塞的病人一旦发生Ⅰ型呼吸衰竭则非常严重，甚至可能造成病人猝死。