La teneur en oxygène du sang artériel (CaO2) est mesurée par un co-oxymètre après prélèvement anaérobie d'un échantillon de sang artériel hépariné et est la somme de l'oxygène lié à l'hémoglobine et de l'oxygène transporté en solution physique dans le sang. L'équipement nécessaire pour déterminer le CaO2 nécessite un étalonnage fréquent et fournit peu d'informations supplémentaires autres que celles produites par la mesure de la concentration d'hémoglobine et de PaO2. La teneur en oxygène artériel dépend de la concentration d'hémoglobine et de l'affinité de liaison ou du degré de saturation en oxygène (SaO2) de l'hémoglobine présente. La majorité de l'oxygène artériel est délivré aux tissus tout en étant lié à l'hémoglobine tandis qu'une petite fraction est dissoute dans le plasma.