Ostra niewydolność oddechowa może być spowodowana wszystkim, co powoduje niewystarczającą wymianę gazową w płucach. Kiedy człowiek oddycha, dwutlenek węgla (CO2) jest pochłaniany z krwiobiegu przez płuca, a tlen jest wchłaniany do krwi; niewystarczająca wymiana gazowa powoduje wysoki poziom dwutlenku węgla lub niski poziom tlenu we krwi. „Ostre” odnosi się do braku równowagi, który rozwija się bardzo szybko, od kilku minut do godziny. Ostra niewydolność oddechowa może być spowodowana urazem, chorobą lub problemami z przepływem krwi.
Przyczyny ostrej niewydolności oddechowej są klasyfikowane jako hipoksemiczne lub hiperkapniczne. Niewydolność hipoksemiczna, znana jako niewydolność oddechowa typu 1, odnosi się do przyczyn, które obniżają ilość tlenu we krwi do ciśnienia poniżej 60 milimetrów słupa rtęci (mmHg). Normalne ciśnienie tlenu we krwi waha się od 85 do 100 mmHg. Główne przyczyny hipoksemicznej ostrej niewydolności oddechowej to krwawienie lub nagromadzenie płynu w płucach.
Hiperkapniczna niewydolność oddechowa typu 2 jest spowodowana gromadzeniem się dwutlenku węgla we krwi. Normalne ciśnienie dwutlenku węgla we krwi waha się od 35 do 45 mmHg; poziomy hiperkapniczne są wyższe, powyżej 50 mmHg. Główne przyczyny hiperkapnicznej ostrej niewydolności oddechowej obejmują utratę przytomności, chorobę płuc oraz hipowentylację lub małą częstość oddechów.
Kilka rodzajów chorób płuc może powodować ostrą niewydolność oddechową zarówno typu 1, jak i typu 2. Zapalenie płuc i mukowiscydoza powodują, że płuca wypełniają się płynem. Rozedma i ciężka astma mogą powodować nagromadzenie CO2, ponieważ płuca lub komórki płuc zostają zablokowane. W każdym z tych warunków poziom tlenu we krwi jest obniżony i CO2 nie może zostać uwolniony z krwi.
Stany ograniczające przepływ krwi do płuc, takie jak zator płucny, również powodują niewystarczającą wymianę gazową. Zator płucny to zablokowanie tętnic płucnych, tak że krew nie może dotrzeć do komórek płucnych w celu wymiany dwutlenku węgla na nowy tlen. Wysoki poziom dwutlenku węgla gromadzi się we krwi, ostatecznie osiągając poziom wystarczający do niewydolności oddechowej.
Urazy określonych części ciała mogą powodować zarówno niedoczynność hipokapniczną, jak i hipoksemiczną. Silny cios w głowę lub przedawkowanie alkoholu lub narkotyków może zmienić funkcje mózgu, które kontrolują płuca, zmniejszając częstość oddychania. Silny cios w klatkę piersiową może uszkodzić żebra lub tkankę płucną, powodując nieprawidłowe oddychanie. Jeśli złamane żebro przebije płuco, może wystąpić ostra niewydolność oddechowa z powodu krwawienia.