雖然液體呼吸的初衷——深海潛水迄今為止尚未得以實現，但醫學家在其他領域找到了液體呼吸的應用。1989年，Greenspan等人在治療早產兒呼吸窘迫綜合征時第一次嘗試了使用基于全氟化碳液體的全液體呼吸。雖然未能最終挽救新生兒的生命，但他們在實驗中觀察到肺部順應性上升、肺氧合指數上升等一系列良性改善。隨后在1995年，Hirschl等在成年人、兒童以及足月新生兒中嘗試了應用部分液體呼吸（PLV）治療急性呼吸窘迫綜合癥（ARDS），證明了這種技術的安全性，并觀察到了一定療效。
關于液體呼吸治療急性呼吸窘迫綜合癥的原理有以下幾種可能的機理。首先，由于液體的比重較大，可以起到擴充在病變中塌陷的肺泡、增加有效肺泡面積的作用。其次，急性呼吸窘迫綜合癥經常伴隨著肺泡表面活性物質失活，而全氟化碳液體本身較低的表面張力可以起到類似表面活性劑的作用。另外，在溺水、重癥肺炎等狀況下，肺泡中往往有許多外源或血管滲出性液體，氧氣的擴散需要先通過氣-液界面，然后再通過液體-肺泡界面，而對肺部直接充入含氧的全氟化碳液體，等于消除了氣-液界面，促進了氧氣的傳質效率。最后，有研究表明一些全氟化碳液體在肺泡中有一定的抗炎作用，盡管目前具體的機理尚不明確。
然而，由于液體呼吸需要一系列配套裝置和參數調整，加上許多報道指出，與傳統的呼吸機相比，液體呼吸在治療ARDS等疾病方面并無明顯優勢，近年來臨床中已很少使用這一方式治療急性呼吸窘迫綜合癥。不過，仍有一些研究探索液體呼吸在臨床上的其他潛在用途，例如快速誘導低體溫以保護缺氧性心跳驟停造成的不可逆腦損傷。