CPAP治療能對OSAHS患者上氣道進行有效的物理壓力支撐，使患者的睡眠結構恢復正常、呼吸暫停低通氣指數（AHI）恢復到正常水平，使睡眠狀態血氧飽和度和二氧化碳分壓恢復正常，進而消除患者的一系列病理生理變化。
1、改善睡眠結構和質量第一夜治療時，在保證上氣道通暢的數秒鐘內，嚴重的睡眠呼吸暫停患者開始長時間的REM期和NREM4期睡眠，這種從嚴重的片段性睡眠恢復過程中的反彈期大約需要1周時間；經第一夜治療後這種反彈性睡眠期的時間和強度明顯下降。前幾夜睡眠反彈期與隨後長期CPAP治療中正常睡眠相比，神經生理和神經化學機制發生的強度甚至性質有所不同。因具有極長時間的REM階段（經常是1-2小時不間斷REM睡眠及高密度的快動眼相，使反彈期中的REM睡眠與正常的REM有所不同。NRM4期睡眠以高血壓、慢波為主，即使在老年病例（正常情況下4期睡眠罕見）也是這樣。可能是明顯擴大的神經化學過程導致這些變化。對患者的調查和應用白天多次小睡潛伏期試驗（MSLT）證實CPAP對阻止白天嗜睡具有強有力的短期和長期作用，實際操作能力測試的結果明顯改善也表明嗜睡的消失。
2、心理效應OSAHS患者經常有內分泌功能障礙。通過對CPAP治療後的患者觀察，發現認知能力、記憶力和注意力等指標明顯改善。
3、激素效應研究表明，OSAHS患者有內分泌功能障礙，其睪酮和促生長因子C（類胰島素生長因子1）水平受抑制程度與疾病嚴重相關。應用CPAP治療3個月後，在體重不變的情況下這種障礙得到逆轉。促生長因子C的水平反映24小時生長激素的分泌。OSAHS患者促生長因子C水平下降，經過CPAP治療後恢復正常，這可以解釋兒童OSA患者生長髮育加速。目前有越來越多的證據表明生長激素可能對老年人有益。睪酮水平下降可能與OSAHS患者勃起能力的喪失密切相關。患者接受CPAP治療後性功能明顯增強。
OSAHS患者瘦素分泌紊亂，脂肪代謝障礙。CPAP治療可調節瘦素分泌，使患者脂肪代謝恢復正常。
4、對上氣道和呼吸功能的效應CPAP改善口咽部氣道組織結構。患者軟顎過長、腫脹、出現紅斑和明顯水腫是打鼾所致機械性創傷。經CPAP治療後這些變化會得到改善，腫脹、紅斑和水腫消退，軟顎由治療前常見的充血和腫脹表現恢復到正常的粉紅色；長期觀察分析表明CPAP對肺功能無有害影響，二氧化碳的彌散功能無變化。
5、對心血管功能的效應對於合併有右心衰或嚴重高血壓的OSA患者，長期應用CPAP對心血管功能的改善尤其為顯著，右心衰患者了開始應用CPAP後即出現迅速的利尿，末梢性水腫消失。合併冠狀動脈供血不足、高血壓患者，經CPAP治療後血壓趨於正常心臟功能改善。
經過3-12個月的規律性夜間治療，多數患者情況得到顯著改善，然後進入療效的穩定期，一般需要終身堅持治療。
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