Od czasu wprowadzenia tlenoterapii – po obserwacji sprzed ponad wieku, że przynosi ona ulgę pacjentom z dolegliwościami wieńcowymi – podejście do niej istotnie ewoluowało. Przekonanie, że tlen podawany osobom w różnych stanach związanych z zaburzeniem utlenowania tkanek ma dobroczynny wpływ i poprawia metabolizm niedotlenionych komórek, uległo w ostatnich latach zasadniczej zmianie.

Od lat wiadomo, że ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej jest jednym z głównych czynników regulujących napięcie ściany naczyniowej. Wraz ze wzrostem ciśnienia parcjalnego tlenu wzrasta napięcie ściany naczynia, prowadząc do jego skurczu. Hiperoksja paradoksalnie może więc prowadzić do zmniejszenia przepływu krwi w ważnych narządach i pogłębienia ich niedotlenienia. Wzrost napięcia naczyń determinuje także wzrost oporu obwodowego i wzrost średniego ciśnienia tętniczego, zwiększając zapotrzebowanie mięśnia serca na tlen. Bardzo istotny jest także związek zwiększonej produkcji wolnych rodników tlenowych i nasilenie poreperfuzyjnego uszkodzenia tkanek pod wpływem hiperoksji.