CPAP治疗能对OSAHS患者上气道进行有效的物理压力支撑，使患者的睡眠结构恢复正常、呼吸暂停低通气指数（AHI）恢复到正常水平，使睡眠状态血氧饱和度和二氧化碳分压恢复正常，进而消除患者的一系列病理生理变化。
1、改善睡眠结构和质量第一夜治疗时，在保证上气道通畅的数秒钟内，严重的睡眠呼吸暂停患者开始长时间的REM期和NREM4期睡眠，这种从严重的片段性睡眠恢复过程中的反弹期大约需要1周时间；经第一夜治疗后这种反弹性睡眠期的时间和强度明显下降。前几夜睡眠反弹期与随后长期CPAP治疗中正常睡眠相比，神经生理和神经化学机制发生的强度甚至性质有所不同。因具有极长时间的REM阶段（经常是1-2小时不间断REM睡眠及高密度的快动眼相，使反弹期中的REM睡眠与正常的REM有所不同。NRM4期睡眠以高血压、慢波为主，即使在老年病例（正常情况下4期睡眠罕见）也是这样。可能是明显扩大的神经化学过程导致这些变化。对患者的调查和应用白天多次小睡潜伏期试验（MSLT）证实CPAP对阻止白天嗜睡具有强有力的短期和长期作用，实际操作能力测试的结果明显改善也表明嗜睡的消失。
2、心理效应OSAHS患者经常有内分泌功能障碍。通过对CPAP治疗后的患者观察，发现认知能力、记忆力和注意力等指标明显改善。
3、激素效应研究表明，OSAHS患者有内分泌功能障碍，其睾酮和促生长因子C（类胰岛素生长因子1）水平受抑制程度与疾病严重相关。应用CPAP治疗3个月后，在体重不变的情况下这种障碍得到逆转。促生长因子C的水平反映24小时生长激素的分泌。OSAHS患者促生长因子C水平下降，经过CPAP治疗后恢复正常，这可以解释儿童OSA患者生长发育加速。目前有越来越多的证据表明生长激素可能对老年人有益。睾酮水平下降可能与OSAHS患者勃起能力的丧失密切相关。患者接受CPAP治疗后性功能明显增强。
OSAHS患者瘦素分泌紊乱，脂肪代谢障碍。CPAP治疗可调节瘦素分泌，使患者脂肪代谢恢复正常。
4、对上气道和呼吸功能的效应CPAP改善口咽部气道组织结构。患者软腭过长、肿胀、出现红斑和明显水肿是打鼾所致机械性创伤。经CPAP治疗后这些变化会得到改善，肿胀、红斑和水肿消退，软腭由治疗前常见的充血和肿胀表现恢复到正常的粉红色；长期观察分析表明CPAP对肺功能无有害影响，二氧化碳的弥散功能无变化。
5、对心血管功能的效应对于合并有右心衰或严重高血压的OSA患者，长期应用CPAP对心血管功能的改善尤其为显着，右心衰患者了开始应用CPAP后即出现迅速的利尿，末梢性水肿消失。合并冠状动脉供血不足、高血压患者，经CPAP治疗后血压趋于正常心脏功能改善。
经过3-12个月的规律性夜间治疗，多数患者情况得到显着改善，然后进入疗效的稳定期，一般需要终身坚持治疗。
