呼吸衰竭的临床症状缺乏特异性，其确诊主要依据动脉血气分析，即患者在呼吸空气的条件下，行血气分析检查。其氧分压小于60mmHg，伴或不伴有二氧化碳分压大于50mmHg，此时可以确诊为呼吸衰竭。
根据呼吸衰竭的动脉血气分析特点，还可以将呼吸衰竭分为Ⅰ型呼吸衰竭和Ⅱ型呼吸衰竭。Ⅰ型呼吸衰竭，也称为缺氧性呼吸衰竭，其血气分析的特点为氧分压小于6mmHg，二氧化碳分压降低或正常。Ⅱ型呼吸衰竭则称为高碳酸血症性呼吸衰竭，此时血气分析氧分压小于60mmHg，同时可以伴有二氧化碳分压大于50mmHg。
故针对呼吸衰竭的患者，还可以进一步分为急性呼吸衰竭和慢性呼吸衰竭，其诊断标准主要根据血气分析制定。