A hipercapnia decorre principalmente de depressão do centro respiratório induzida por hipoxemia prolongada, devendo-se priorizar aumento agressivo da FiO₂.

A elevação da PaCO₂ reflete redução do espaço morto alveolar por broncodilatação parcial, sendo um achado transitório sem implicações prognósticas.

O aumento da PaCO₂ resulta de hipoventilação alveolar secundária ao aprisionamento aéreo dinâmico, com auto-PEEP, redução do volume corrente efetivo e exaustão muscular respiratória, configurando falência ventilatória iminente.

A hipercapnia ocorre predominantemente por aumento da produção metabólica de CO₂ induzida pelo esforço respiratório, não sendo critério de gravidade isolado.

A retenção de CO₂ é causada principalmente por aumento do espaço morto fisiológico decorrente de microatelectasias difusas, mecanismo semelhante ao observado na SDRA.