A encefalopatia pulmonar é principalmente causada por hipoxia e retenção de dióxido de carbono.
A retenção de dióxido de carbono pode causar hipercapnia, e a respiração de pacientes com hipercapnia crónica é mantida principalmente através do estímulo da hipoxia. Se elevadas concentrações de oxigénio forem inaladas e o estado hipóxico for aliviado, o efeito estimulante da hipoxia no centro respiratório desaparece, levando à obstrução da respiração, ao aumento da retenção de dióxido de carbono e à deterioração do estado do paciente.