С ростом высоты, как было показано выше, атмосферное давление понижается. Это является причиной целого ряда неблагоприятных воздействий на человека, но в первую очередь ухудшается обеспечение организма кислородом. Кислород непрерывно участвует во всех жизненно важных процессах и доставляется ко всем органам, тканям и клеткам с помощью систем дыхания и кровообращения. Важно отметить, что в человеческом организме нет сколько-нибудь заметных запасов кислорода. Человек может обходиться без пищи более месяца, без воды – до двух недель, а без кислорода смерть наступает в течение нескольких минут.
При дыхании воздух через носоглотку, трахею и бронхи попадает в лёгочные альвеолы (диаметром около 0,2 мм), густо оплетённые капиллярными кровеносными сосудами. Через очень тонкие стенки сосудов (0,003 .0,004 мм), представляющие собой полупроницаемые мембраны, происходят насыщение крови кислородом О2 и удаление углекислого газа СО2 в воздух. Общая поверхность альвеол достигает 90 .120 м2. Кровь, насыщенная кислородом, доставляет его тканям организма и, обогатившись углекислым газом, вновь поступает в лёгкие.
Передача кислорода и углекислого газа по всему тракту систем дыхания и кровообращения подчиняется законам диффузии, т.е. происходит под действием разности парциальных давлений. Парциальное давление – это часть общего давления смеси, обусловленная наличием в ней данного компонента (такое давление имел бы газ, входящий в состав смеси, если бы он один занимал объём, равный объёму смеси при той же температуре). Сумма парциальных давлений всех компонентов составляет полное давление газовой смеси (закон Дальтона). Следовательно, парциальное давление пропорционально объёмной концентрации рассматриваемого вещества. В частности, для кислорода в атмосферном воздухе
, (6)
где 
– парциальное давление кислорода; ph – атмосферное давление на рассматриваемой высоте; 
– объёмная концентрация кислорода (в долях единицы); О2 – процентное содержание кислорода.
Парциальное давление кислорода в альвеолах легких 
отличается от парциального давления кислорода в атмосфере в связи с происходящими в альвеолах процессами газообмена:
, (7)
где 
– парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре человеческого тела; 
– парциальное давление углекислого газа.
Из зависимостей (6) и (7) следует, что с ростом высоты даже при неизменном газовом составе атмосферного воздуха (характерном для гомосферы) парциальное давление кислорода уменьшается. Это вызывает снижение интенсивности процессов передачи кислорода в организм человека, причём его парциальное давление в альвеолах лёгких снижается в большей степени, чем в атмосфере.
При подъёме до высоты не более 2 км человек не испытывает какого-либо ухудшения самочувствия. С этой точки зрения диапазон высот от 0 до 2 км называют индифферентной зоной. На высотах от 2 до 3,5 .4 км насыщение крови кислородом продолжает снижаться, но может быть парировано рефлекторным усилением деятельности сердца и лёгких. Данный диапазон высот называют зоной полной компенсации.
На высоте 3,5 .4 км парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе становится равным 7,2 .6,3 кПа (54 .47 мм рт. ст.), и при дальнейшем увеличении высоты даже в условиях гипервентиляции легких нормальный газообмен нарушается. Эффекты кислородного голодания развиваются достаточно интенсивно, вплоть до полной потери человеком работоспособности, а нередко и потери сознания, которая у ряда лиц происходит на высотах 5 .6 км, а у подавляющего большинства – на высотах 6 .7 км. На высотах более 8 км возникают смертельно опасные для человека явления. Следует иметь в виду, что интенсивность кислородного голодания усиливается при выполнении человеком какой-либо работы.