氧气可以少量溶于血液中之后为血红蛋白结合，故血液中的氧分压随之成为血气分析的一个重要指标。通常情况下，大气压为约100千帕，其中氧气的摩尔分数（等于体积分数）为21%，氮气为78%，故氧气的分压约为100千帕×21% = 21千帕。氧气被人吸入后部分溶于血液，动脉中的氧分压为11-13千帕，静脉血约为4-5千帕。一般来说，当吸入气体的氧分压低于16千帕时，就会出现缺氧症状，人变得行动迟钝。低于6千帕，会开始失去知觉，乃至死亡；而当吸入气体中的氧分压长时间大于60千帕时，会出现氧中毒的症状。

在直接潜水中，增加水压导致外界压力增高。为保持体内外压力平衡，需使用高压力呼吸气体，其中氧分压的计算可同样基于道尔顿分压定律。比如要下潜50米的深度，根据液体压强公式{\displaystyle p=\rho gh}，每下潜10米，压强增加一个大气压，故50米水深处的总压强为6个大气压即约600千帕，此时氧气分压为130千帕，已超过上述60千帕的吸入气体的氧分压上限，长期吸入此气体易导致氧中毒，而其中高压的氮气也增加了发生氮醉的可能性。解决氧气分压过大的一个方法是通过加入氦气配制多组分的呼吸气体，比如配制成20%氦气，80%空气混合的总压为600千帕的呼吸气体，此时氧气分压计算为600×80%×21% ，约为100千帕。这样就在保持总压不变的前提下，降低了氮气和氧气的分压，减少了氮醉和氧中毒的可能性。 2100433B