لقد ثبت أن هذا العلاج يُحسّن بشكل ملحوظ أداء خلايا الدم البيضاء، ويعزز قدرة هذه الخلايا المناعية على اكتشاف مسببات الأمراض والاستجابة لها، ويحفز خلايا الدم البيضاء على إنتاج المزيد من مضادات الأكسدة، الضرورية لمهاجمة البكتيريا والفيروسات الضارة وتحييدها. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن للعلاج بالأكسجين عالي الضغط أن يُقلل من السيتوكينات المُحفزة للالتهاب، مما يُساهم في موازنة الاستجابة المناعية ومنعها من أن تُصبح مفرطة العدوانية.