Cara paling umum untuk mengukur kadar oksigen dalam darah yang mengalir adalah dengan menggunakan tes oksimetri nadi. Dengan menempelkan probe ke ujung jari atau daun telinga, cahaya inframerah dapat membedakan antara sel darah yang diisi dengan hemoglobin dan darah yang kandungan oksigennya rendah. Tes diagnostik ini digunakan untuk menemukan kondisi seperti sleep apnea serta berbagai kondisi jantung dan paru-paru dengan memungkinkan dokter dan teknisi menentukan persentase saturasi oksigen. Ini juga digunakan untuk memantau kadar oksigen darah selama operasi. Cara lain untuk mengukur oksigen termasuk oksimetri intrakardiak dan instrumen yang dapat mengukur oksigen dalam sampel darah di luar tubuh.
Tes oksimetri nadi menggunakan perangkat dengan cahaya inframerah yang menyinari kapiler. Cahaya yang dipantulkan oleh darah dengan lebih banyak oksigen tampak berbeda dari cahaya yang dipantulkan dari darah yang kekurangan oksigen. Oksigenasi antara dan selama denyut nadi diukur dan informasi diproses dan dikirim ke komputer, di mana dokter dapat membaca grafik yang menunjukkan persentase oksigen dalam darah. Oksimetri nadi adalah tes non-invasif yang sering dilakukan di laboratorium untuk mendiagnosis sleep apnea, tetapi dapat digunakan untuk menemukan dan mendiagnosis kondisi seperti serangan jantung, anemia, dan asma.
Jika kadar oksigen perlu diukur dalam darah lebih dalam di tubuh, maka oksimetri intrakardiak dilakukan. Ahli bedah memasukkan kateter dengan probe di dalamnya yang merasakan kandungan oksigen darah di sepanjang jalan. Lampu serat optik terkadang digunakan, dan perangkat dapat memantau darah di berbagai bagian jantung untuk mendiagnosis kondisi. Instrumen ini juga dapat menggabungkan sensor untuk mendeteksi tingkat tekanan di jantung dan pembuluh darah.
Ada juga tes oksimetri yang digunakan pada darah di luar tubuh. Sampel darah dipantau dalam penganalisis gas darah, yang juga dapat mengukur seberapa asam darah, tingkat elektrolit yang ada, atau berapa banyak glukosa atau laktat yang ada. Alat analisis seperti itu sering digunakan untuk memantau kesehatan bayi prematur, dan telah ditemukan sebagai alat vital dalam menilai kondisi mereka dengan cepat.
Berbagai jenis tes oksimetri ditemukan di unit perawatan intensif rumah sakit dan di fasilitas medis seperti pusat tes semalam untuk sleep apnea. Peralatan untuk menguji kadar oksigen darah juga tersedia untuk digunakan di rumah pasien. Variasi kadar oksigen dalam darah dapat menjadi indikasi berbagai kondisi kesehatan, oleh karena itu tes oksimetri sering diikuti oleh tes lain untuk tujuan diagnostik.