高壓氧治療最初是用來治療由潛水引起的減壓症，當人從深水上升過快時，體內的氣泡可能阻塞血管或身體組織，這時高壓氧能幫助氣泡溶解並改善症狀。後來，發現高壓氧還能有效提高血液運送氧氣的能力，進而應用於治療其他疾病。

在正常大氣壓下，氧氣主要由血紅素運送，少部分由血漿運輸。但在高壓環境中，血漿攜帶氧氣的能力顯著增強，這能幫助解決一些難以癒合的傷口，例如手術後的傷口、糖尿病足部潰瘍，甚至是放射線引起的軟組織或骨骼壞死。此外，高壓氧還能治療一氧化碳中毒、嚴重厭氧菌感染、骨髓炎、燒灼傷等。近幾年高壓氧的應用範圍不斷擴大，腦中風、突發性失明、突發性耳聾，以及運動傷害，都在治療的範疇內。