Tlenoterapia to bardzo popularna metoda terapeutyczna, która polega na wykorzystaniu tlenu (z reguły pod wyższym ciśnieniem). Często do zastosowania tlenoterapii niezbędna jest komora hiperbaryczna, czyli specjalne pomieszczenie/urządzenie, w którym utrzymywane jest nieco wyższe ciśnienie atmosferyczne.
Do poprawnego działania naszego organizmu niezbędny jest tlen - wszystkie komórki potrzebują tlenu. Niektóre z nich, jak np. komórki nerwowe są wyjątkowo czułe na niedotlenienie. Przerwanie dostarczania tlenu do mózgu na około 300 sekund prowadzi do nieodwracalnych uszkodzeń mózgu, a następnie do śmierci.
Z tego względu tlenoterapię wykorzystuje się w leczeniu chorób i stanów w których dochodzi do niedotlenienia tkanek. Zwykle są to stany ostre, gdzie natychmiastowe podanie tlenu ratuje życie lub jest istotnym składnikiem terapii.
Tlenoterapia często stosowana jest w przypadku zatrucia tlenkiem węgla (czadem), w przypadku asfiksja, nagłego zatrzymanie krążenia czy obrzęku płuc (POChP).
W określonych przypadkach stosuje się tlen pod zwiększonym ciśnieniem (tlenoterapia hiperbaryczna) przy użyciu komory hiperbarycznej.