Die Blutgasanalyse empfiehlt sich oft bei schwer kranken Patienten. Insbesondere ist die Blutgasanalyse sinnvoll bei schwerwiegenden Atem- oder Lungenfunktionsstörungen beziehungsweise bestimmten Lungenkrankheiten.
Auch zur Diagnostik bei einem Schock (schwere Kreislaufeinschränkung) eignet sich die Analyse der Blutgaswerte. Wichtig kann die Untersuchung bei Problemen des Säure-Basen-Haushalts sowie bei bestimmten Störungen des Stoffwechsels des Körpers. Ebenfalls ist eine Nierenfunktionsstörung manchmal der Anlass für eine Blutgasanalyse.
