隨著高度的增加，大氣壓力也將越來越小，連帶的將使得空氣的密度也變小，在同等比例之下的氧氣分壓也會在該高度之間變小，高原缺氧問題也緊跟著變嚴重，於是我們吸入的氧氣壓力、氧器進入動脈的壓力，以及動脈之間的氧氣飽和度也將產生劇烈變化 (所謂劇烈變化是指人的感受度及生理反應，而非僅僅在數字之間的差距，例如體溫37度與40度雖然差距不大但是卻已造成身體明顯傷害)。 以下的資料是經由科學家的探測研究後所發布的血氧指標，將隨著個體及環境、氣溫等因子而有所差異。
慢性缺氧
為何缺氧造成高山症
致病主要與低壓、缺氧和個人適應力有關。海平面的大氣壓力（barometric pressure, Pb）為760 mmHg，而2000公尺時，Pb約為590 mmHg。隨著海拔高度上升，人體吸入之氣氧分壓（Partial Pressure of inspired oxygen，PIO2）亦隨之減少； 計算公式為PIO2 = 0.21 × ( Pb – 47（肺中蒸氣壓）），0.21 為大氣中氧的比率。另外，Pb除受高度影響外，也隨溫度、氣侯惡劣而下降。當PIO2下降，肺泡內氧分壓（PAO2）、動脈內氧分壓（PaO2）及動脈血氧飽和度（SpO2）都會下降，造成組織缺氧，最後形成低壓性缺氧繼而引發高山症。
有氧、缺氧與無氧的定義
急性缺氧與慢性缺氧的生理反應
高山症的發生與缺氧的程度
高山症的發生因子之一：海拔高度
1. 環境氣壓下降與高山症關係
在高海拔的低氣壓的環境中，因為人體可以獲得的氧氣分壓較海平面為低，因此將使肺泡氣中的氧氣分壓下降，造成肺泡中的氧氣分壓與血液中氧氣分壓之間的壓力差下降，單位時間內肺泡擴散到毛細管的氧減少，造成動脈中氧分壓與血氧飽和度下降。
簡單一點來說，也就是海拔越高，空氣越稀薄。雖然氧氣在同一高度仍然同樣是占約21%，但是海拔越高氣壓卻照比例降低，於是在越稀薄的空氣中同樣比例的21%氧氣，當到達海拔4600公尺時，環境中的氧氣大概只有剩下平地的50%左右。
計算方式為：–與平地比較所可獲得的氧氣比例為：412/760=54%–高山上實際在空氣中所含的氧氣比例為：21% X 54%= 11.34%當然實際外部環境和人體所能獲得的氧氣比例就不是簡單的用比例計算而得的，而是經過研究量測之後統計所得，詳細資料可參考下表：
不同高度的氧氣分壓與血氧關係表(單位：毫米汞柱 mmHg)
高度 M PB PiO2 PaO2 PaCO2 SaO2 %
0 760 149 94 41 97
1,500 630 122 66 39 92
2,400 564 108 60 37 89
3,000 523 100 53 36 85
3,700 483 91 52 35 83
4,600 412 76 44 32 75
5,500 379 69 40 29 71
6,100 349 63 38 21 65
7,300 280 52 34 16 50
備註：高度=公尺，PB=大氣壓力，PiO2=吸入氧氣分壓，PaO2=動脈氧氣分壓，PaCO2=動脈二氧化碳分壓，SaO2=動脈氧氣飽和度
由於大氣與肺泡中的『氧分壓』落差是隨著高度而縮小，影響肺泡中氧氣及二氧化碳兩種氣體的交換速率、紅血球結合氧氣能力，以及氧氣在組織中釋放的速度。因此，當身體組織中供氧不足產生缺氧，輕則引發高山症，若是突然的嚴重缺氧，則可能發生昏迷或引起更嚴重的高山症腦水腫，以及高山症肺水腫病變。
高山症狀在海拔2100m以上的任何高度都可能會發生，特別容易發生在海拔2750m以上，不過因人、因狀況而異，有些身體狀況較不好(心臟病、二尖瓣、長期慢性缺氧等)，可能在1500-2000m就出現頭痛等上述不舒服之高山症症狀。
2.運動氣壓下降與高山症關係
正常情況下，人體在海平面運動時，動脈內的含氧量會微微的上升，以便供應回饋運動所需。但是，在高海拔的環境中進行運動、步行等消耗體能的事情，動脈內的氣壓反而會出現下降情況。
3. 睡眠氣壓下降與高山症關係
「睡得愈低，爬得愈高」，這也是高原登山的黃金法則之一，也就是攀爬高山或攻頂後，一定要下降到較低的海拔紮營過夜。這是因為在高海拔睡眠時，呼吸換氧能力在睡眠中會下降，因此晚上時低氧現象更明顯，更多的休息反而沒有效果。