Die OSAS führt zu einem vorübergehenden Atemstillstand und einer Minderbelüftung der Lunge. Daraus resultiert ein steigender Kohlendioxidgehalt des Blutes und dadurch eine Weckreaktion beim Betroffenen (micro-arousal). Eine zeitgleich ausgelöste Hypoxämie (abnehmende Sauerstoffsättigung) führt zu einer mangelhaften Sauerstoffversorgung in den Geweben des Körpers und des Gehirns.
Die Weckreaktion führt in den meisten Fällen nicht zum bewussten Aufwachen des Betroffenen. Es erhöhen sich lediglich die Körperfunktionen wie der Puls und die Ausschüttung von Stresshormonen. Auch die Schlafphasenabfolge verändert sich, Erholungs- und Regenerationsfunktionen des Nachtschlafes werden deutlich gemindert.