Penyebab paling umum dari peningkatan karbon dioksida darah adalah disfungsi ventilasi paru, terutama terlihat pada penyakit paru obstruktif kronik. Karena pernafasan adalah proses pasif pada manusia, dan karena saluran napas kecil tidak memiliki tulang rawan saluran napas dan otot polos, maka saluran napas kecil dapat terperangkap sebelum waktunya pada akhir pernafasan, sehingga mencegah keluarnya gas secara tepat waktu dari alveoli dan menyebabkan retensi karbondioksida dari waktu ke waktu. Peningkatan karbon dioksida yang ringan akan menstimulasi pusat pernapasan, menyebabkan pendalaman pernapasan dan mempercepat pengeluaran karbon dioksida. Ketika tekanan parsial karbon dioksida melebihi 80 mmHg, depresi pernapasan dapat terjadi dan pasien dapat terlihat mengantuk dan koma, yang secara klinis dikenal sebagai ensefalopati paru dan anestesi karbon dioksida.