A administração de PEEP ajuda a manter os alvéolos abertos ou a estabilizar pequenos alvéolos colapsados ou cheios de líquido. Isso resulta em diminuição na área de superfície alveolar para difusão e menor relação V/Q. 

A ventilação mecânica pode restaurar a oxigenação arterial a valores de normalidade mesmo a uma FIO2 de 21%, se a causa principal da hipoxemia for shunt.

A PEEP alta pode distender demasiadamente os alvéolos e redistribuir o fluxo de sangue pulmonar para os capilares que circundam os alvéolos mal ventilados, resultando em diminuição do shunt. 

Na ventilação por pressão positiva, o volume de ar liberado é direcionado principalmente para zonas pulmonares não dependentes. Isto se deve em parte à inatividade do diafragma. O aumento na ventilação de zonas não dependentes do pulmão, onde há menor perfusão, aumenta a relação V/Q e o espaço morto fisiológico. 

A PEEP aumenta a pressão intratorácica. Quando a pressão intratorácica é aumentada, a pressão pleural ao redor do coração também aumenta, este aumento da pressão intratorácica pode aumentar o retorno venoso e, consequentemente, elevar o débito cardíaco.