Um existieren zu können, benötigen alle Lebewesen das Element Sauerstoff (O2). Dabei nimmt es aber nur ein Fünftel des Luftgemisches auf der Erde ein. Lebensnotwendige Stoffwechselprozesse basieren auf der Verbrennung dieses geruchlosen Gases. Beim Menschen wird der Sauerstoff über die Atemwege aufgenommen. Danach gelangt dieser in die Lunge und wird über die Lungenbläschen ins Blut abgegeben. Das Herz pumpt das angereicherte Blut über die Arterien in alle Organe des Körpers und versorgt die Zellen mit Sauerstoff.
Infolge der Verstoffwechselung bleibt Kohlenstoffdioxid (CO2) übrig. Da Kohlenstoffdioxid ein Narkosegas darstellt, darf die Konzentration im Körper eine bestimmte Grenze nicht überschreiten. Um das Kohlenstoffdioxid aus dem Körper zu transportieren, läuft der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab. Dabei gelangt venöses Blut zur Lunge. Folgend wird das Kohlenstoffdioxid ausgeatmet.
Durch Atemwegs- oder Herz-Kreislauf Erkrankungen wird der Gastaustausch erheblichen beeinträchtigt. Transportweg zur Lunge werden gestört und Sauerstoff kann nun nicht mehr ohne Weiteres in den Körper gelangen. Gleichzeitig kann verbrauchte Atemluft nicht mehr in der Menge aus dem Körper transportiert werden. Solche Atemwegserkrankte benötigen eine Sauerstofftherapie, um Körperfunktionen aufrecht erhalten zu können.
Hingegen wird organisch gesunden Personen abgeraten zusätzlichen Sauerstoff aufzunehmen. Eine Überdosierung führt zum Anstieg des arteriellen Sauerstoff-Partialdrucks. Dadurch kann es u.a. zu Schädigungen des Zentralen Nervensystems (ZNS) kommen. Für eine Sauerstofftherapie muss eine Indikation vorliegen und durch einen (Fach-)Arzt verordnet werden.