动脉血气分析是评价肺气体交换的主要临床手段。ARDS早期至急性呼吸衰竭期，常表现为呼吸性碱中毒和不同程度的低氧血症，肺泡动脉氧分压差[（A-a）DO2]升高，高于35～45mmHg。由于肺内分流增加（＞10%），通过常规氧疗，低氧血症往往难以纠正。对于肺损伤恶化、低氧血症进行性加重而实施机械通气的患者，PaO2/FiO2进行性下降，可反映ARDS低氧血症程度，与ARDS患者的预后直接相关，该指标也常常用于肺损伤的评价系统。另外，除表现为低氧血症外，ARDS患者的换气功能障碍还表现为死腔通气增加，在ARDS后期往往表现为PaCO2升高。