El organismo responde ante la hipoxia de altura mediante una serie de modificaciones a nivel cardiovascular, respiratorio, hematológico, metabólico y neurológico. Estos mecanismos se ponen en marcha ya a partir de los 3.000 metros, e intentan compensar el descenso del oxígeno ambiental ²⁰.
 

De forma casi inmediata, se produce un aumento de la frecuencia cardiaca submáxima y del gasto cardiaco submáximo. El volumen sistólico permanece igual o se reduce algo ²¹. Igual ocurre con la frecuencia cardiaca máxima o con el gasto cardiaco máximo. A largo plazo, la frecuencia cardiaca submáxima permanece elevada, el gasto cardiaco submáximo cae por debajo de los valores a nivel del mar, y disminuyen el volumen sistólico, la frecuencia cardiaca máxima y el gasto cardiaco máximo ^{22, 23, 24}. 

Las modificaciones de la morfología cardiaca son similares a las que aparecen en cualquier deportista que entrene de una forma regular. A causa del aumento de la renina, se eleva algo la tensión arterial diastólica . La hipoxia ocasiona elevación de la tensión arterial pulmonar, por lo que los cambios de la morfología cardiaca pueden llegar a ser más acusados en el ventrículo derecho y en la propia arteria pulmonar. 

Tradicionalmente se ha creído que una tolerancia reducida a la altura estaba asociada con una respuesta vascular pulmonar exagerada a la hipoxia. No obstante, pruebas realizadas en montañeros en que se correlacionaba su susceptibilidad individual -conocida por exposiciones previas a la misma altitud- a presentar síntomas de MAM o edema pulmonar agudo de altura con la respuesta ventilatoria a la hipoxia e hipercapnia, en reposo y durante el ejercicio, junto con la respuesta vascular pulmonar hipóxica en reposo mostraron que la disminuida respuesta ventilatoria a la hipoxia estaba relacionada con la susceptibilidad a padecer edema pulmonar de altura, pero no MAM. La respuesta ventilatoria a la hipercapnia no fué significativamente diferente en ninguno de los grupos, y la medida del aumento de la presión arterial pulmonar mediante mediciones con eco doppler de la presión de la válvula tricúspide a distintas presiones parciales de oxígeno, no ayudó a discriminar la futura respuesta a la altura, excepto en una minoría de los sujetos, cuyo aumento de la presión en arteria pulmonar fué muy elevado, y que fueron susceptibles a presentar edema pulmonar de altura ²⁵. 

A pesar de toda la respuesta simpática que se produce durante la fase de adaptación, se ha comprobado que, de forma general, la presión arterial se aparta muy poco de la normalidad hasta una altura de 6.000 m. En las primeras fases de adaptación, y sobre todo con el esfuerzo físico, la presión arterial puede ascender ligeramente, en parte por la descarga adrenérgica, pero también por el aumento de la viscosidad sanguínea. Ello viene compensado porque la misma hipoxia produce vasodilatación, sobre todo por encima de los 5.000 m, lo cual es evidente en el examen del fondo de ojo, que muestra unos vasos retinianos dilatados en un 10-20% respecto a su tamaño habitual. Cuando el sujeto se aclimata la presión arterial llega a ser la misma que en el nivel del mar. 
 

La respuesta más inmediata y decisiva del residente al nivel del mar, que asciende a cotas elevadas, es una hiperventilación con alcalosis respiratoria, ocasionada por el descenso de la presión parcial de oxígeno. Una vez iniciado, este "impulso hipóxico" aumenta durante las primeras semanas, y puede ser evidente todavía incluso un año despues de una permanencia prolongada en la altitud elevada. 

Existe la impresión de que los alpinistas que responden con un fuerte impulso ventilatorio hipóxico, pueden realizar ejercicios a alturas extremas mejor que otros individuos, en que este impulso ventilatorio hipóxico es menor, y también que serían capaces de ascender a alturas más elevadas ^26,27. No obstante, el problema no está tan claro, y se han encontrado síntomas de MAM en sujetos cuya espirometría mostraba una respuesta ventilatoria a la hipoxia normal o aumentada ²⁸.

El aumento de la secreción de eritropoyetina, al cabo de pocas horas del ascenso ²⁹, y el del hematocrito y hemoglobina al cabo de 5-7 días son las modificaciones hematológicas más significativas en relación con la hipoxia de la altura ³⁰. Asimismo se produce un aumento de la viscosidad sanguínea, y un desplazamiento de la curva de disociación de la oxihemoglobina hacia la derecha. 

La coagulación está también alterada, con aumento del fibrinógeno, disminución de la actividad fibrinolítica, y secuestro de plaquetas en el tejido pulmonar, que hace que su número descienda en los primeros 4 días hasta un 10% de la cifra inicial..
 

Se manifiestan fundamentalmente en forma de : 

Pérdida de peso, variable según la altura, actividad física y aporte nutricional.
Disminución del colesterol y fosfolípidos plasmáticos. Disminuye la capacidad máxima de transporte de O₂. Aumenta la T₄ . Aumenta la secreción de renina y de aldosterona, aumenta la secreción de cortisol, con aumento proporcional de la gluconeogénesis. Disminuye el aclaramiento de creatinina. Disminuye el volumen intersticial y plasmático, aumenta la diuresis, y puede aparecer proteinuria hasta cifras seis veces superiores a lo normal.
 

La afectación neuronal por la hipoxia ocasiona dos tipos de respuesta: alteraciones del sueño y modificaciones del comportamiento.
Aparece insomnio, disminución de la duración del sueño profundo de ondas lentas. Aumenta el tiempo de ensueño. Pueden existir fases de apnea-hiperpnea durante el sueño.
Existen modificaciones del comportamiento, de la percepción sensorial, de la memoria visual y verbal. La capacidad de efectuar cálculos sencillos se deteriora notablemente en la fase de aclimatación. La agudeza visual disminuye en ambientes de baja luminosidad ya por encima de los 3.500 m . El gasto cerebral aumenta en un 25%.
 

Aunque por ahora solamente existen estudios en animales, la hipoxia parece inhibir la espermatogénesis, y produce cambios en la cantidad y características del semen. En un estudio en maccacus rhesus a los que se exponía a alturas de 4.400 m en condiciones simuladas mediante cámara hipobárica durante 21 días se encontró una disminución del volumen de producción del semen, del recuento de espermatozoides y de su motilidad, así como una elevación del pH del líquido seminal, y de su concentración de fructosa. Esta disminución era parcialmente reversible si el animal era "bajado" a alturas inferiores. Sino, los cambios se asociaban con degeneración del epitelio germinal y detención total de la espermatogénesis al final de la tercera semana de exposición, y los cambios no se recuperaban ni siquiera tres semanas después de la experiencia. No hemos encontrado otros estudios en humanos que indiquen la importancia de este hallazgo ³¹