A falha respiratória manifesta-se como uma deficiência funcional da ventilação e/ou do fluxo de ar, geralmente acompanhada de hipoxia e/ou retenção de dióxido de carbono, também conhecida como “retenção de respiração”. O diagnóstico de insuficiência respiratória aberta, que é geralmente acompanhado por contracções musculares paroxísticas e respiração de elevação do peito, é relativamente simples, enquanto que para a insuficiência respiratória não aberta, a análise dos gases do sangue arterial é o método de diagnóstico mais comum. Normalmente, o médico utilizará uma agulha de gás sanguíneo para recolher uma amostra de sangue arterial da artéria femoral ou radial do paciente e, utilizando um analisador de gases sanguíneos, pode ser obtido um valor preciso num curto espaço de tempo. Uma pressão parcial arterial de oxigénio inferior a 60 mm Hg e uma pressão parcial de dióxido de carbono superior a 50 mm Hg é denominada insuficiência respiratória de Tipo II, e uma determinação de uma pressão parcial arterial de oxigénio inferior a 60 mm Hg e uma pressão parcial normal de dióxido de carbono é denominada insuficiência respiratória de Tipo I. Se a amostra cumprir este critério, então pode ser confirmado que o teor de oxigénio do sangue no corpo caiu abaixo do valor padrão e que a hipoxemia está presente, confirmando o diagnóstico de insuficiência respiratória. É importante manter o sangue anticoagulado durante a medição e não tomar sangue venoso. Em geral, os critérios para determinar a insuficiência respiratória são objectivos, mas pode haver diferenças nos critérios para pacientes mais invulgares.