高压氧具有直接作用和间接作用两种效果。直接作用包括以下五个方面：一、显著增加血液中的溶解氧量，改善各器官组织对氧气的供应，促进脑组织的新陈代谢，促进脑损伤的修复。二、增加机体的氧气储备，延长循环阻断的安全时间，为某些手术提供更多机会。三、增强氧气的弥散能力和距离。也就是说，氧气的穿透力增加，高压氧具有许多独特的治疗效果，这是由于氧气的穿透力增强所致，因此对于组织缺血和梗死具有良好的治疗效果。四、抑制厌氧菌的生长和繁殖。在高压氧环境下，巯基被氧化，菌体代谢所需的酶被灭活，从而抑制了厌氧菌的生长和繁殖。在2.5ATA的高压氧环境下，可以使人体内的氧分压达到使所有厌氧菌无法生长的水平。高压氧还对某些需氧菌有抑制作用，可以增强白细胞的吞噬能力，增强某些抗菌药物的抗菌作用。五、压缩和溶解体内困存的气体。高压氧治疗可以通过气体的压缩、溶解和氧气置换加速体内气体的吸收和排出，对于气体栓塞而言，只要治疗及时，就能实现将危险转化为安全的效果。

高压氧的间接作用有许多，比如它可以收缩除椎动脉和肝动脉以外的血管，减轻脑水肿，降低颅内压；促进脑内氧化代谢，改善脑功能，增加椎动脉系统的血流，有助于恢复意识；在高压氧环境下，血脑屏障通透性增加，增强药物对脑损伤的作用；减轻脊髓出血的水肿和缺氧状态，促进神经功能的恢复。此外，高压氧还能降低凝血功能，改善循环；减慢心率，减少心肌耗氧量；减少消化液的分泌，增强胃肠蠕动；增加肾小球滤过率，改善肾脏功能；激活和调节内分泌系统，增强胰岛素的敏感性；双向调节机体免疫功能。高压氧可以促进新血管的形成和侧支循环的建立，促进损伤组织的修复，加速创面的愈合，提高皮瓣的成活率，促进骨折的愈合；增强放疗和化疗对恶性肿瘤的疗效，减轻放疗和化疗的副作用；同时，高压氧还具有改善亚健康状态、缓解脑疲劳、改善记忆力、改善睡眠和美容等方面的作用。