Nei neonati con insufficienza respiratoria ipossiemica, i vasi sanguigni sono più stretti limitando il flusso del sangue dal cuore ai polmoni (cosiddetta "ipertensione polmonare"). Di conseguenza, il sangue non ossigenato raggiunge il cuore senza che vi sia l'attraversamento delle aree polmonari ventilate e ritorna poi in circolazione (cosiddetta "shunt extrapolmonare").
Molti neonati con insufficienza respiratoria ipossiemica presentano una malattia polmonare irregolare, ciò significa che alcune zone all'interno dei polmoni hanno un buon flusso dell'aria (e perciò di ossigeno), mentre altre hanno scarso flusso dell'aria se non addirittura nullo. Nelle zone con un buon flusso dell'aria, lo scambio dei gas avviene in modo regolare - il sangue raccoglie ossigeno durante l'inspirazione dell'aria e scarica anidride carbonica durante l'espirazione. Nelle zone con flusso dell'aria scarso o nullo, lo scambio dei gas non avviene in modo ottimale e il sangue passa nei polmoni senza raccogliere ossigeno e senza scaricare anidride carbonica (cosiddetta "shunt intrapolmonare").