呼吸衰竭表现为换气和（或）通气功能性障碍，通常伴随缺氧和（或）二氧化碳潴留，也就是常见的“憋气”。呼吸衰竭分为显性的和非显性的，显性的呼吸衰竭，通常患者会伴随阵发性肌肉抽搐和胸腔抬举样呼吸，诊断比较直观和简单；而对于非显性的呼吸衰竭，目前比较常用的诊断方法就是动脉血气测试。通常医生会使用血气针，在患者的股动脉或桡动脉采集动脉血液样本，利用血气分析仪，在短时间内就可以得到一个准确的数值。
在动脉血氧分压小于60mm汞柱并且动脉血二氧化碳分压大于50mm汞柱称为Ⅱ型呼吸衰竭，在确定动脉血氧分压小于60mm汞柱，而血二氧化碳分压正常则称为Ⅰ型呼吸衰竭。如果样本符合这一标准，那么可以确认人体当中的血液的携氧量已经低于标准值了，出现低氧血症，可以确诊为呼吸衰竭。在测定期间要保持血液的抗凝性，不要采到静脉血。
一般情况下，判断是否呼吸衰竭的标准是比较客观的，但是对于比较特别的患者可能会有标准差异。