Υποξία είναι παθολογική κατάσταση κατά την οποία ο οργανισμός, ως σύνολο, -γενικευμένη υποξία- ή μια περιοχή –ιστική υποξία- στερείται επαρκούς ποσότητας Ο2 για τις μεταβολικές του ανάγκες. Εντοπίζονται διακυμάνσεις στην αρτηριακή συγκέντρωση Ο2 και οφείλονται εν μέρει, σε φυσιολογικές παρεκλίσεις, όπως επί σωματικής καταπονήσεως. Η αναντιστοιχία μεταξύ της παροχής Ο2 και των μεταβολικών απαιτήσεων του οργανισμού στο κυτταρικό επίπεδο μπορεί να απολήξει σε υποξική κατάσταση. Η πλήρης στέρηση Ο2 ονομάζεται ανοξία.
Η υποξία διαφέρει από την υποξαιμία, επειδή στην τελευταία, η συγκέντρωση Ο2 στο αρτηριακό αίμα είναι ιδιαίτερα χαμηλή. Είναι δυνατό να συναντηθούν κλινικές περιπτώσεις, στις οποίες παρατηρείται υποξία, και χαμηλή περιεκτικότητα Ο2 (π.χ., οφειλόμενη σε αναιμία) αλλά να διατηρείται υψηλή PaO2. Εσφαλμένη χρήση των όρων αυτών μπορεί να οδηγήσουν σε σύγχυση ιδιαίτερα επειδή η υποξαιμία συγκαταλέγεται στα αίτια της υποξίας. Γενικευμένη υποξία εγκαθίσταται σε υψόμετρο, όπου προσβάλλονται από τη νόσο των ορέων, που προκαλεί δυνητικά θαναρτηφόρα συμπτώματα (: υψομετρικό πνευμονικό οίδημα ή υψομετρικό εγκεφαλικό οίδημα). Υποξία επίσης εγκαθίσταται σε φυσιολογικά άτομα που εισπνέουν μίγματα αερίων χαμηλής περιεκτικότητας σε Ο2, π.χ., κατά τις καταδύσεις όπου αναπνέονται μέσω κλειστών συστημάτων επανεισπνοής που ελέγχουν την παροχή Ο2 στο παρεχόμενο αέρα. Ήπια και μη βλαπτική, διαλείπουσα, υποξία προκαλείται κατά την προπόνηση σε υψόμετρο προκειμένου να διασφαλιστεί προσαρμογή σε συστηματικό και κυτταρικό επίπεδο για αθλητικές επιδόσεις. Η υποξία είναι επίσης σοβαρή επιπλοκή σε πρόωρους τοκετούς ο λόγος είναι ότι οι πνεύμονες αναπτύσσονται τελευταίοι κατά την εμβρυϊκή ζωή. Προκειμένου να διευκολυνθεί η διανομή Ο2 τα πρόωρα νεογνά τοποθετούνται μέσα σε τέντες Ο2 συνεχούς θετικής πιέσεως.