肺は本来、自力で膨らんだり縮んだりする筋肉を持っていません。肋骨や横隔膜に囲まれた「胸腔（きょうくう）」という密閉空間が陰圧（ストローで吸い上げるような圧力）を保つことで、胸郭の動きに連動して肺が大きく広がります。ところが、何らかの理由で肺の表面に穴が開き、吸い込んだ空気が胸腔内へと漏れ出すと、胸腔内の陰圧が失われて陽圧へと傾きます。その結果、外側からの空気圧によって肺が風船のようにペシャンコにしぼんでしまう現象、これが気胸の正体です。
患者が最初に直面する気胸の初期症状として最も多いのが、安静時に突如発生する片側の胸の鋭い痛みです。多くの体験者が「ナイフで刺されたような激痛」「胸を強く締め付けられる感覚」と証言しており、痛みの度合いを問う「肺気胸の痛みはどのくらいか」という疑問に対しては、軽度の違和感レベルから身動きが取れなくなるほどの激痛まで個人差があります。肺自体には痛覚神経が存在しないため、痛みが生じるのは漏れ出た空気が胸膜（壁側胸膜）を刺激・牽引するためです。
さらに見逃せないのが、胸痛と相前後して現れる気胸の息苦しさの前兆です。「深呼吸をしようとすると胸の奥で引っかかる感じがする」「咳をすると胸の奥に響く」「階段を上がるときにいつもより明らかに息切れがする」といった異変が初期に現れます。片方の肺が虚脱（しぼむこと）すると、もう片方の肺だけで呼吸を補おうとするため、無意識に呼吸が浅く速くなり、動悸や脈拍の急上昇を伴うことも珍しくありません。
