呼吸衰竭和低氧血症是有着明显的区别，呼吸衰竭是由于各种原因导致肺通气和换气功能障碍引起的一组临床综合征。低氧血症仅为临床表现，有可能是因为呼吸衰竭和其他的病因而引起。
当有低氧血症时并不一定是有呼吸衰竭，只有当低氧血症达到一定程度时才可以形成呼吸衰竭。例如通过动脉血气分析测得其氧分压低于60毫米汞柱时，才考虑有一型和或严重的二型呼吸衰竭。此外，有呼吸衰竭的患者并不一定有低氧血症，部分患者可能仅以二氧化碳潴留为其表现，此时则为二型呼吸衰竭。
另外，两者在治疗上也有着明显的区别。轻度的低氧血症患者通过吸氧和病因治疗即可。而对于呼吸衰竭伴有低氧血症时，患者多需要使用呼吸机辅助呼吸的治疗，联合病因的治疗。故呼吸衰竭和低氧血症是两种概念，不能混淆一体。