呼吸衰竭病因包括气道病变如COPD、哮喘致气道狭窄阻塞，肺组织病变如肺炎、肺间质病、肺气肿，胸廓与胸膜病变如胸廓畸形、胸腔积液气胸，神经肌肉病变如中枢周围神经呼吸肌病变；发病机制有通气不足致二氧化碳潴留，通气/血流比例失调分增大减小致氧分压降，弥散障碍因面积厚度时间影响氧分压，肺内动-静脉解剖分流增加致低氧血症，且不同年龄性别生活方式等因素影响其发生发展。
一、病因
（一）气道病变
各种原因导致的气道狭窄或阻塞可引发呼吸衰竭。例如慢性阻塞性肺疾病（COPD），其长期的气道炎症、黏液分泌增多及平滑肌痉挛使气道持续受限，通气功能下降；支气管哮喘急性发作时，气道高反应性引发的广泛支气管痉挛和黏液栓形成，也会造成气道阻塞，影响气体进出肺脏。
（二）肺组织病变
1.肺部炎症：如肺炎，病原体感染导致肺泡炎症、渗出，使肺泡换气面积减少，气体交换障碍；重度肺结核可破坏肺组织结构，影响正常的气体弥散功能。2.肺间质疾病：特发性肺纤维化等疾病会使肺间质增厚，限制肺泡扩张与气体弥散。3.肺气肿：肺泡弹性减退、过度膨胀破裂，破坏肺的正常结构，导致通气和换气功能均受影响。
（三）胸廓与胸膜病变
1.胸廓畸形：严重的脊柱侧凸、脊柱后凸等胸廓畸形可限制胸廓运动，使肺扩张受限，通气量减少。2.胸膜病变：大量胸腔积液、气胸等可压迫肺组织，导致肺膨胀不全，影响肺的通气和换气功能。
（四）神经肌肉疾病
1.中枢神经系统病变：脑血管意外、颅脑外伤、颅内肿瘤等可累及呼吸中枢，导致呼吸驱动不足，通气量下降。2.周围神经病变：吉兰-巴雷综合征等疾病可损害周围神经，影响神经冲动传导至呼吸肌。3.呼吸肌病变：重症肌无力、进行性肌营养不良等可使呼吸肌力量减弱或收缩功能障碍，导致通气不足。
二、发病机制
（一）通气不足
肺泡通气量减少是引起呼吸衰竭的重要机制之一。正常成人静息状态下每分钟肺泡通气量约为4L，当肺泡通气量低于2L/min时，会导致二氧化碳潴留，进而引起Ⅱ型呼吸衰竭（既有缺氧又有二氧化碳潴留）。例如，呼吸中枢抑制时，呼吸运动减弱，肺泡通气量明显减少。
（二）通气/血流比例失调
正常成年人通气/血流（V/Q）比值约为0.8。当V/Q比值增大时，如肺栓塞，部分肺泡血流减少，形成无效腔样通气，即流经该部分肺泡的血液不能充分氧合；当V/Q比值减小时，如肺部实变，部分肺泡通气减少，形成功能性分流，即静脉血未经充分氧合便进入动脉血，这两种情况均可导致氧分压下降，主要引起Ⅰ型呼吸衰竭（仅有缺氧）。
（三）弥散障碍
气体弥散主要取决于肺泡膜两侧的气体分压差、气体弥散系数、肺泡膜面积、厚度和弥散时间。当肺泡膜面积减少（如肺不张、肺叶切除）、厚度增加（如肺纤维化、肺水肿）或弥散时间缩短（如运动时肺血流速度加快）时，会影响气体弥散，导致氧分压降低，通常表现为Ⅰ型呼吸衰竭。
（四）肺内动-静脉解剖分流增加
正常情况下，肺内仅有少量静脉血经支气管静脉和极少的肺内动-静脉交通支直接流入肺静脉。当肺内出现动-静脉瘘时，大量静脉血未经氧合直接进入动脉血，使动脉血氧分压显著下降，是顽固性低氧血症的重要原因之一，属于肺内解剖分流增加导致的呼吸衰竭。
不同年龄、性别、生活方式等因素会影响病因及发病机制的发生发展。例如，老年人肺组织弹性减退、胸廓骨骼硬化，易患肺部疾病引发呼吸衰竭；长期吸烟人群气道病变风险增加，更易因气道阻塞导致通气不足；有神经系统疾病病史者神经肌肉病变导致呼吸衰竭的风险较高；儿童呼吸衰竭多与呼吸道感染等病因相关，且其呼吸肌力量弱等生理特点使其在发病机制中通气功能受影响更为明显。
