hengitystoimintojen komponenteista eli ilmanvaihdosta, jakautumisesta, diffuusiosta, verenkierrosta, hengitysmekaniikasta ja hengityksen säätelystä tarkastellaan patogeenisiä mekanismeja, jotka johtavat hengitysvajeeseen. Jokaisessa tapauksessa elintärkeä kapasiteetti on vähentynyt 4 tekijät, eli menetys ilmanvaihto keuhkojen parenchyma, vähentynyt noudattaminen keuhkojen, rintakehän tai molemmat, hengitysteiden ahtauma, ja riittämätön hengitysilmavirta. Muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta nämä muutokset voidaan katsoa johtuvan kahden yleisen ryhmän obstruktiivisten ja rajoittavien häiriöiden ilmanvaihdon. Olennaista hengitysteiden tukkeutumisen ymmärtämiselle koneellisen ilmanvaihdon näkökulmasta on hengitysteiden kaliiperin riippuvuus keuhkojen tilavuudesta, rintakehän paineesta ja keuhkoputken kaasuvirrasta. Rajoittavien häiriöiden toiminnallinen eriyttäminen keuhkojen sisäänvetäytymisen(fibroosi, arpeutuminen) ja keuhkojen kahlitsemisen (keuhkopussin paksuuntuminen) muotojen välillä on tärkeää komplikaatioiden riittävässä korjaamisessa tehohoitovaiheen aikana. Hengitysvajaus on seurausta näistä muutoksista, jotka yleensä estävät keuhkojen kaasunvaihtoa. Hypoksemia johtaa useimmissa tilanteissa ilmanvaihdon/perfuusiosuhteen häiriön, erityisesti anatomisen tai toiminnallisen keuhkojen oikealta vasemmalle vaihtotyön lisääntymisen kautta. Diffuusion tai alveolaarisen hypoventilaation häiriöt ovat paljon harvemmin johtavia mekanismeja hypoksemiaa varten. Näiden hypokseemisten mekanismien erotusdiagnoosi on yleensä valtimoverikaasuanalyysi lepoolosuhteissa hengitysilmaa ja 100% happea sekä liikunnan aikana. Hengitysvajaus johtaa usein hypertensioon vähäisemmässä verenkierrossa. Keuhkovaltimon hypertensio on jaettava aktiivisiin, passiivisiin ja hyperdynaamisiin muotoihin, joista vain aktiivinen komponentti on tärkeä keuhkojen vajaatoiminnan arvioinnissa, koska vain tällainen kohonnut paine keuhkoverenkierrossa liittyy lisääntyneeseen verisuonten vastukseen johtuen thoracopulmonaalisesta sairaudesta. Palauttamalla normoksiset olosuhteet aktiivisen keuhkoverenpainetaudin funktionaalista muunnosta voidaan tehokkaasti parantaa korjaamalla hengitystiesairaus tai suoraan happikäsittelyllä ja koneellisella ilmanvaihdolla. Lopuksi, häiriöt kaasun kuljetuksen veressä voi olla olennainen vaikutus hengitysvajaus, mutta ne usein unohdetaan diagnostisia ja terapeuttisia näkökohtia. Siirtyminen happi-dissosiaatiokäyrä vasemmalle voi, lisäämällä hapen affiniteetti hemoglobiinin, luoda hapenpuutetta perifeerisen kudoksen, kun taas oikea wardshifting estää hapetus hemoglobiinin keuhkoissa. Siten asidoosin korjaus ja kohonnut ruumiinlämpö voivat tulla tärkeäksi tekijäksi hengityksen vajaatoiminnan hoidossa.