Niedotlenienie układu oddechowego jest stanem patologicznym tkanki lub organizmu jako całości, który charakteryzuje się zmniejszoną zawartością tlenu w organizmie na skutek patologii po stronie jego zaopatrzenia w tkanki. Terminu tego używa się wyłącznie w przypadku ilościowego niedoboru tlenu zarówno w zrębie płuc, jak i we krwi i tkankach ustroju.