肺栓塞时血氧饱和度一般低于90%，病人可出现由于缺氧而引起的口唇发绀，动脉血气分析时往往提示有严重的低氧血症，由于呼吸频率加快，可能出现低碳酸血症。
肺栓塞时静脉血不能充分的和支气管肺泡黏膜内的血液进行气体交换，导致血氧含量下降，但由于通气功能正常，可以正常排出二氧化碳，所以二氧化碳分压不高。动脉血化验血浆的D-二聚体明显增高，一般至少在500μg/L以上。肺栓塞时可出现呼吸困难、胸痛、咯血，甚至晕厥症状。