肺气肿在早期仅反应的是肺组织弹性阻力以及小气道阻力的动态肺顺应性降低，随着病情的发展，肺组织弹性日益减退，肺泡持续增大，回缩障碍，则残气量和残气量占肺总量的百分比增加。 肺气肿加重导致大量肺泡周围的毛细血管受膨胀肺泡的挤压而退化，导致肺毛细血管大量减少，肺泡间的血流量减少，此时，肺泡虽有通气，但肺泡壁无血液灌注导致生理无效腔气量增大，也有部分肺区虽有血流灌注，但是肺泡通气不良，不能参与气体交换。如此，肺泡及毛细血管大量丧失，弥散面积减少，导致通气与血流比例失调，导致换气功能发生障碍，通气和换气功能障碍可引起缺氧和二氧化碳储留，发生不同程度的低氧血症和高碳酸血症，最后出现呼吸功能衰竭。