Ⅰ型呼吸衰竭的表现以严重缺氧为主，根据缺氧的严重程度，临床表现可以完全不一样。大多数Ⅰ型呼衰的患者会有胸闷、气急，以及不同程度的呼吸困难、口唇紫绀，严重的患者还有呼吸窘迫、大汗淋漓、烦躁，甚至昏迷的表现。
大气道阻塞的患者会出现明显的三凹征，肺水肿的患者会出现咳大量泡沫样痰，典型患者咳粉红色泡沫痰。大多数Ⅰ型呼吸衰竭的患者，都有不同程度的呼吸频率增快、呼吸急促、心率增快，最高可以达到每分钟160次。严重的缺氧可以导致致命性的心律失常，瞬间导致患者死亡。