Hos spädbarn med hypoxisk andningssvikt är lungblodkärlen sammandragna vilket leder till en pulmonell hypertension. Det ökade motståndet i lungkärlen begränsar blodflödet från hjärtat till lungorna. Det syrefattiga, venösa, leds då förbi lungorna via kanaler som finns kvar sedan fostertiden och strömmar tillbaka ut i kroppen utan att ha syresatts i lungan (extrapulmonell shuntning).
Inandning av kväveoxid slappnar av de sammandragna blodkärlen i lungorna av så att blodflödet från högerhjärtat till lungorna ökar, och den mängd blod som går utanför lungorna minskar (minskar den extrapulmonella shunten).
Många spädbarn med hypoxisk andningssvikt har en fläckvis utbredd lungsjukdom vilket innebär att luftflödet är bra i vissa områden av lungorna och mindre bra eller obefintligt i andra områden.
Inandning av kväveoxid till lungorna ökar blodflödet i de områden av lungorna som ventileras bäst och där det bästa gasutbytet kan ske.
Inandning av kväveoxid minskar den pulmonella hypertensionen, ger en minskad shunt och leder till en förbättrad syrsättning av artärblodet.