Hos spedbarn med hypoksisk respirasjonssvikt er blodkarene i lungene kontrahert, noe som fører til en pulmonal hypertensjon. Den økte motstanden i lungekarene begrenser blodstrømmen fra hjertet til lungene. Det oksygenfattige, venøse blodet føres da forbi lungene via kanaler som er igjen etter fostertiden og strømmer tilbake ut i kroppen uten å ha blitt tilført oksygen i lungene (ekstrapulmonal shunting).
Innånding av nitrogenmonoksid får de kontraherte blodkarene i lungene til å slappe av, slik at blodstrømmen fra høyre hjertehalvdel til lungene øker, og mengden blod som går utenfor lungene reduseres (den ekstrapulmonale shunten minsker).
Mange spedbarn med hypoksisk respirasjonssvikt har en kapasitetssvikt i lungene som innebærer at luftstrømmen er god i visse områder i lungene og mindre bra i andre områder.
Innånding av små mengder nitrogenmonoksid i nitrogen øker blodstrømmen i de områdene av lungene som ventileres best hvor gassutvekslingen foregår.
Innånding av nitrogenmonoksid reduserer den pulmonale hypertensjonen, gir redusert shunt og fører til forbedret tilførsel av oksygen til arterieblodet.