二氧化碳潴留是引起患者高碳酸血症的最直接因素，二氧化碳分压能较准确地反映呼吸功能状态。换气功能障碍伴高碳酸血症的机制是因有效通气容量下降，通气血流比例失调可导致无效腔增加，两者皆会导致二氧化碳潴留，代谢增强，加重二氧化碳潴留进而形成高碳酸血症。
二氧化碳分压>6kPa为高碳酸血症，提示通气不足，示有二氧化碳潴留，为呼吸性酸中毒。<5.99kPa，为低碳酸血症，提示通气过度，示二氧化碳排出过多，为呼吸性碱中毒。
pCO2>4.66kPa时可出现呼吸衰竭，>7.32kPa是诊断呼吸衰竭的标志之一。当二氧化碳分压升至10.64kPa以上，出现中枢神经的抑制症状，首先表现为神经反应迟钝、头痛、定向力障碍，进而出现精神错乱、昏睡、半昏迷至昏迷，甚至发生抽搐。
当二氧化碳分压升至15.96kPa时，几乎不可避免地出现昏迷，伴足底反射消失，瞳孔一般缩小，颅内压升高，危及生命，二氧化碳分压升高对病情的影响程度，与个体有明显差异，与二氧化碳潴留产生的快慢有直接的关系。当二氧化碳急剧潴留(急性呼吸衰竭)，即使二氧化碳分压未超过10.64kPa，亦可出现昏迷。
各种原因引起呼吸功能障碍，导致缺氧，使得二氧化碳增加、堆积、潴留，影响细胞正常代谢和气体交换，从而导致二氧化碳潴留，而出现一系列临床表现。
来源资料：《中国危重病急救医学》 2000年 第1期
