Stan natlenienia organizmu diagnozuje się przy pomocy dwóch badań - gazometrii krwi i / lub pulsoksymetrii.

O prawidłowości każdego z niżej wymienionych parametrów powinien zadecydować lekarz, ale najczęściej przyjmuje się, że:

w przypadku badania gazometrii krwi, ciśnienie parcjalne tlenu (paO2) mniejsze niż 60 mm Hg świadczy o niewydolności oddechowej i zwykle jest wskazaniem do tlenoterapii
w przypadku badania pulsoksymetrem, SaO2 <90% (odpowiada to ciśnieniu parcjalnemu tlenu w gazometrii <60 mm Hg)

Konkretny odczyt będzie miał wpływ na zalecenia odnośnie tlenoterapii - jej zakresu oraz parametrów.