Tlenoterapia hiperbaryczna to metoda dotlenienia organizmu wysoko stężonym tlenem podawanym w atmosferze podwyższonego ciśnienia.
Tlen uczestniczy w wielu reakcjach chemicznych biorących udział w procesach fizjologicznych koniecznych dla zachowania homeostazy organizmu.
W typowych warunkach naturalnego ciśnienia podczas oddychania tlen dostaje się do pęcherzyków płucnych, pokonuje barierę pęcherzykowato-włośniczkową, przedostaje się do osocza krwi i tam przechwytuje go hemoglobina. Hemoglobina wiąże 97,5% tlenu, a znikoma ilość 1% jest transportowana w postaci wolnej - rozpuszczonej w osoczu krwi. Pozostała ilość wdychanego tlenu jest niewykorzystana.
Atmosfera hiperbaryczna zwiększa prężność tlenu w powietrzu pęchęrzykowym podnosząc gradient pęcherzykowo-włośniczkowy tlenu, co w efekcie daje wzrost siły dyfuzji i rozpuszczalność tlenu w osoczu krwi. Przy podwyższonym ciśnieniu i zwiększeniu rozpuszczalności tlenu w osoczu wzrasta gradient jego stężenia między krwią a tkankami. Skutkiem tego jest wzrost siły dyfuzji i lepsze zaopatrzenie tkanek w tlen.