パルスオキシメータは酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの光吸収差から動脈血酸素飽和度を推定する。肺胞換気やガス交換が障害されPaO2が低下すると、酸素解離曲線に従ってSpO2も低下する。末梢灌流低下、不整脈、体動、色素、機器装着不良では測定精度が低下する。一酸化炭素ヘモグロビンやメトヘモグロビンでは実際の酸素化を正確に反映しない。

プローブを正しく装着し、脈波表示と測定脈拍が実測脈拍に一致するか確認する。手指の冷感、体動、マニキュア、強い外光を除き、別の指や耳朶で再測定する。酸素投与量、安静時か運動時かを記録し、呼吸数、意識、呼吸困難、チアノーゼを評価する。値が不安定、臨床像と不一致、重症の場合は動脈血ガスや共酸素測定で確認する。

真の低酸素血症では呼吸器症状や動脈血ガス異常を伴う。末梢循環不良では脈波が不良で値が変動しやすい。貧血ではSpO2が正常でも酸素含量が低い。一酸化炭素中毒では通常のSpO2が見かけ上正常となることがあり、メトヘモグロビン血症では約85%付近に収束しやすい。