Ιστική υποξία εγκαθίσταται εφόσον η μερική πίεση του O2 στο περιβάλλον των μιτοχονδρίων μειωθεί κάτω της κριτικής τιμής (=4 mmHg: σημείο Pasteur ), οπότε η οξειδωτική φωσφορυλίωση αναστέλλεται και η συντελουμένη συκέντρωση ADP ενεργοποιεί μηχανισμούς γλυκολύσεως, μέσω αναεροβίων διαδικασιών, προς παραγωγή ελαχίστων ποσών ενέργειας, γαλακτικού οξέως και Η+. Η αναλογία ΑΤΡ/ADP και η συγκέντρωση άλλων υψηλής ενέργειας ουσιών, όπως η φωσφοκρεατινίνη, μειώνεται σημαντικά στο περιβάλλον ιδίως ιστών με υψηλούς μεταβολικούς ρυθμούς, όπως ο εγκεφαλικός ιστός, των οποίων η λειτουργία υποστρέφεται δραστικά. Πιστεύεται ότι η λειτουργία των νευρώνων αναστέλλεται, εάν η PO2 στην επιφάνεια των κυττάρων μειωθεί κάτω των 20 mmHg. Αντίθετα, η λειτουργία οργάνων με χαμηλότερους μεταβολικούς ρυθμούς παρατείνεται επί ορισμένο χρονικό διάστημα. Έτσι, οριστική βλάβη εμφανίζεται μετά 1 λεπτό ανοξίας στον εγκέφαλο, 5 λεπτά στην καρδιά, 10 λεπτά στο ήπαρ και τους νεφρούς και μέχρι 2 ώρες στους σκελετικούς μύες. Πέρα από τις σύμφυτες διαφορές στην ευαισθησία στην ανοξία κάθε οργάνου, σημαντικό ρόλο διαδραματίζουν επίσης άλλοι παράγοντες, όπως η παροχή O2 κατά την αποκατάσταση και η χωρητικότητα των ιστικών αποθήκων O2.
Τα ανενεργή όργανα, όπως η καρδιά σε ασυστολία ή ο εγκέφαλος σε υποθερμία, εμφανίζουν ανθεκτικότητα στην ανοξία και μικρή, αλλά ευδιάκριτη αύξηση του χρόνου επιβιώσεώς τους. Σημειωτέον, ότι η υποθερμία μειώνει τις ιστικές απαιτήσεις σε O2 και αύξανει τη διαλυτότητα του τελευταίου στους ιστούς. Τα Η+ που παράγονται κατά τον κατά τον αναερόβιο μεταβολισμό της γλυκόζης, συγκεντρώνονται στον εγκέφαλο, εφ’όσον, ως φορτισμένα ιόντα, δε διέρχονται τον αιματεγκεφαλικό φραγμό. Το παραγόμενο στα υπόλοιπα όργανα, γαλακτικό οξύ και τα απελευθερούμενα Η+ διαχέονται στο αίμα, όπου μπορούν να μετρηθούν ως έλλειμμα βάσεως, περίσσεια γαλακτικού οξέος ή ως αναλογία γαλακτικού/πυρουβικού οξέος. Έτσι, σε καταστάσεις με βαρειά –ιδίως οξεία- εγκεφαλική υποξία, το pH μειώνεται σε επίπεδα χαμηλότερα από τα κατώτερα ανεκτά για την απρόσκοπτη ενζυματική δραστηριότητα και προκαλείται ενδοκυττάρια οξέωση και εγκεφαλικό οίδημα.
βλέπε: υποξία ιστική