Lorsqu'on pense à une noyade, on imagine généralement que le poumons de la victime se sont remplis d'eau, ce qui a empeché la circulation du dioxygène. Pourtant, chez certains noyés, on ne retrouve pas une goutte d'eau dans les poumons.

La pénétration d'eau, même en infime quantité, dans les voies respiratoires, provoque une apnée réflexe : l'épiglotte se ferme pour protéger les voies respiratoires, empêchant de respirer même lorsque la tête se retrouve hors de l'eau. Par conséquent, l'oxygène disponible dans l'organisme diminue : on parle d'hypoxie. Les séquelles persistantes après la noyade de la victime sont fonction de l'importance de l'hypoxie et de sa durée, mais l'éventuelle présence d'eau dans les poumons cause un œdème pulmonaire traumatique. Cet œdème, ainsi que l'eau ayant pénétré, gênent les échanges gazeux au niveau de la paroi alvéolaire et maintiennent le déficit d'oxygène même si la personne respire spontanément.

Typiquement, on distingue quatre stades de la noyade (par ordre croissant de gravité) : l'aquastress, la petite hypoxie, la grande hypoxie et la noyade anoxique.