Ⅰ型呼吸衰竭是由于换气功能障碍所致，有缺氧、血气分析中氧分压小于60毫米汞柱、不伴有二氧化碳潴留、二氧化碳分压正常或下降。
引起Ⅰ型呼吸衰竭的病因，常常有肺实质性的病变。如各种类型的肺炎，包括细菌、病毒、真菌等引起的肺炎，误吸胃内容物入肺。
肺水肿包括心源性肺水肿和急性呼吸窘迫综合症等。肺血管疾病中，肺栓塞是引起急性Ⅰ型呼吸衰竭的常见病因。
大量胸腔积液、自发性气胸、胸部外伤、胸部手术损伤等，可引起胸廓运动和肺脏扩张，导致通气量减少和吸入气体分布不均，损害通气或换气功能，从而导致Ⅰ型呼吸衰竭的发生。