使用脉搏血氧仪时，血氧饱和度指血红蛋白被氧结合的程度。大多数氧由血红蛋白携带，组织灌注、血红蛋白量及氧合饱和度共同决定输送到细胞的氧量。
人体血液以两种方式携带氧气：溶解于血浆中，以及结合在血红蛋白上。在正常大气压下，血浆中的氧量仅占总携氧量的约 3%。这通过”血气”检测来测量。由于大多数氧由血红蛋白携带，有三个因素会影响输送到机体细胞的氧量： 组织灌注。
·血红蛋白的量。
·血红蛋白的氧饱和度。
组织灌注不足（休克）有多种原因，而血红蛋白量可在实验室直接测量。血氧仪无法检测血红蛋白水平，因此仅用于监测饱和度。
若所有血红蛋白分子都与氧分子（O2）结合，则全身血红蛋白完全饱和（100% 饱和）。在呼吸空气（21% 氧）时，血红蛋白很难达到完全饱和。但血红蛋白对氧的高亲和力使健康状态下动脉血接近完全饱和：通常约为 97%。
当血红蛋白向组织（毛细血管水平）释放氧气时，毛细血管内血红蛋白饱和度逐渐下降。正常静脉饱和度约为 75%。血红蛋白对氧的高亲和力在饱和度较低时会抑制摄氧，因此”健康”饱和度水平（95–98%）与呼吸衰竭（通常为 85–90%）之间的余地很窄。若氧合血红蛋白过低（低于 90%），输送到机体细胞的氧气将不足！
