Vì sự trao đổi khí giữa máu và lớp không khí của phổi độc lập với sự di chuyển khí vào và ra phổi, vẫn có đủ ôxy cho sự tuần hoàn nếu một người ngừng thở. Với sự bắt đầu của việc ngừng thở, áp suất thấp phát triển ở lớp không khí của phổi, vì nhiều ôxy được hấp thụ hơn là CO2 được thải ra. Với đường khí đóng hoặc bị chặn, điều này dần dần dẫn đến sự suy sụp của phổi. Tuy nhiên, nếu đường khí luôn luôn mở, bất cứ khí nào được cung cấp vào đường hô hấp trên sẽ đi theo đường áp suất và chảy vào phổi và thay thế lượng ôxy được tiêu thụ. Nếu không khí tinh khiết được cung cấp, quá trình này làm đầy lại ôxy chứa trong phổi. Sự hấp thu ôxy vào máu sẽ tiếp tục với mức độ bình thường và sự hoạt động của các cơ quan không bị ảnh hưởng. Sự tổn hại của việc bão hoà ôxy quá mức (hyperoxygenation) là nguy cơ rửa trôi nitơ xảy ra và có thể dẫn đến chứng xẹp phổi.[4]

Tuy nhiên, CO2 không bị loại bỏtrong quá trình ngừng thở. Áp suất riêng phần của CO2 trong lớp khí của phổi nhanh chóng cân bằng với phần tự của máu. Khi máu được chất với CO2 từ sự trao đổi chất, càng ngày càng nhiều CO2 sẽ tích tụ lại và cuối cùng thay thế ôxy và các loại khi khác trong lớp khí. CO2 cũng sẽ tích tụ trong các mô trong cơ thể, dẫn đến nhiễm axit hô hấp.

Trong điều kiện lý tưởng (nghĩa là nếu ôxy tinh khiết được hô hấp trước khi sự ngừng thở bắt đầu và loại bỏ toàn bộ nitơ từ phổi, và ôxy tinh khiết được bơm vào), bão hoà ôxy do ngừng thở theo lý thuyết có thể đủ để cung cấp ôxy để sống sót trong vòng một giờ đối với một người lớn khỏe mạnh. Tuy nhiên, sự tích tụ cacbon điôxít (được miêu tả ở trên) sẽ là yếu tố giới hạn còn lại.

Sự bão hoà ôxy do ngừng thở nhiều hơn là một sự tò mò về sinh lý. Nó có thể được sử dụng để cung cấp đủ lượng ôxy trong phẫu thuật lồng ngực khi việc ngừng thở là không thể tránh khỏi, và trong sự thao tác đường hô hấp như là phép soi phế quản, nội thông phế quản, và phẫu thuật đường hô hấp trên. Tuy nhiên, vì giới hạn được mô tả ở trên, sự bão hoà ôxy do ngừng thở kém hơn việc tuần hoàn ngoài bằng cách sử dụng tim phổi nhân tạo và vì thế chỉ sử dụng trong trường hợp khẩn cấp và những thủ tục ngắn. Việc sử dụng van PEEP cũng là một cách thay thế được chấp nhận, 5 cm H2O trong người có cân nặng trung bình và 10 cm H2O cải thiện đáng kể độ giãn nở thành phổi và ngực đối với bệnh nhân béo phì.[5]

Năm 1959, Frumin miêu tả việc sử dụng bão hoà ôxy do ngừng thở trong lúc gây mê và phẫu thuật. Trong tám chủ đề được kiểm tra trong nghiên cứu này, ghi chép cao nhất về PaCO2 là 250 milimét thuỷ ngân, độ pH động mạch thấp nhấ là 6,72 sau 53 phút ngừng thở.[6]