脉搏血氧仪在无创、连续监测血氧饱和度方面特别方便。相比之下，测定血气水平通常需要在实验室对采集的血样进行分析。脉搏血氧仪适用于患者氧合状况不稳定的各种场景，包括重症监护、手术、术后恢复、急诊和普通病房；也适用于未增压飞行器中的飞行员、各类患者氧合状况的评估，以及判断是否需要补充氧气或评估补氧效果。尽管脉搏血氧仪用于监测氧合状况，但它无法测定氧代谢或患者实际消耗的氧气量；为此，还需要测量二氧化碳（CO2）水平。它也可用于检测通气异常。然而，在吸氧（补充氧气）的情况下，利用脉搏血氧仪检测通气不足的能力会受到限制，因为只有在患者呼吸室内空气时，该设备才能可靠地检测出呼吸功能异常。因此，如果患者在呼吸室内空气时能维持充足的氧合，常规给予补充氧气可能并不必要，因为这可能导致通气不足无法被及时发现。
由于使用简便且能提供连续、实时的血氧饱和度数值，脉搏血氧仪在急诊医学中至关重要；对于患有呼吸系统或心脏疾病（尤其是慢性阻塞性肺疾病，即COPD）的患者，或用于诊断睡眠呼吸暂停和低通气等睡眠障碍，它也非常有用。对于阻塞性睡眠呼吸暂停患者，在试图入睡的大部分时间里，脉搏血氧仪的读数通常处于70%至90%之间。
便携式电池供电的脉搏血氧仪对于在未增压飞行器中飞行（高度超过10,000英尺/3,000米，或在美国超过12,500英尺/3,800米且需要补充氧气时）的飞行员非常有用。此外，对于在高海拔地区或运动时血氧水平可能下降的登山者和运动员，便携式脉搏血氧仪也很有帮助。某些便携式脉搏血氧仪配备了软件，可绘制患者血氧和脉搏的趋势图，从而提醒用户检查血氧水平。连接技术的进步使得患者无需通过线缆连接医院监护仪，即可实现血氧饱和度的持续监测，同时确保患者数据能够持续传输至床旁监护仪及集中式患者监护系统。
对于COVID-19患者，脉搏血氧监测有助于及早发现“隐匿性低氧血症”（silent hypoxia）；在此类情况下，患者外表看起来正常且自我感觉良好，但其血氧饱和度（SpO2）却已降至危险水平。这种情况既可能发生在住院患者身上，也可能发生在居家患者身上。低血氧饱和度可能是由COVID-19引起的重症肺炎的征兆，患者可能需要使用呼吸机进行治疗。
