一般来说只有战斗机飞行员才需要佩戴氧气面罩。因为飞行员操控战机做高机动动作时会产生过载［详见注释1］，而过载会造成飞行员脑部供氧、供血不足，晕厥等不良反应，所以飞行员需要佩戴氧气面罩。
现代战机一般都可以承受高达9个G的过载，但飞行员所能承受的过载是有生理上限的，如果没有装备的辅助，不使用特殊的动作技巧进行对抗；飞行员对于正过载的基础抗荷能力不到9G的一半，平均水平在4.25G（持续10秒）左右。正过载达到9G时，飞行员要承受自身（包括服装、头盔等物品）9倍的重量，在这个过程中飞行员体内的血液会在重力下向腹部、腿脚移动，而一旦眼睛和大脑得不到充足的血液，那么很快就会出现因为缺氧而引起视力丧失（灰视或黑视），继而失去意识。从而失去操控飞机的能力，继而引发严重后果。上个世纪最后二十年，美国空军先后有12架F－16战斗机失事，9名飞行员丧生，都是由于过载上升过快，飞行员暂时丧失视觉造成战机失事。在抗过载座舱、新型抗荷服、代偿背心、抗荷加压呼吸、新型抗荷动作等一系列技术措施投入使用以后，飞行员才能承受长时间的高过载飞行。通过呼吸面罩强行把大流量的氧气压入肺部，使飞行员血液含氧量大幅升高，就可以提供1.5~1.7G甚至更高的抗过载效果。
氧气面罩二战就出现了，当时对德国的战略轰炸，发生的空战一般都在近万米高空，显然无论是战斗机还是轰炸机空勤人员都得戴氧气面罩的。战斗机座舱气密性一般都达不到可以维持一个大气压的程度（为了适应内外压差结构都要付出代价），因而在高空座舱氧气浓度必然较低，不使用氧气面罩基本无法保证飞行员的战斗力。
当然采用加压座舱的作战飞机一般情况下用不上氧气面罩，如E-3C等由客机改装的军机等。而像SR-71则采用了类似宇航服的飞行服，使用气密头盔。
这就是为什么战斗机飞行员需要佩戴氧气面罩的原因。
［注释1:］
飞机的机动过载：指飞机的机体结构在高速飞行特别是在做各种高速、剧烈的机动动作时所能承受的最大加速度，它的单位一般是用重力加速度G来表示。
飞机所能承受过载的大小是衡量飞机机动性的重要参数。过载越大，飞机的受力越大，为保证飞机的安全，飞机的过载不能过大。飞行员在机动飞行中也会因为过载大于一或者小于一而承受超重和失重。
过载的产生：主要是由于机翼的升力，当水平转弯，或者翻筋斗时，机翼产生的升力大于重力，因此过载大于1。当飞机俯冲，或者快速爬升后改平时，机翼产生的升力小于重力，甚至产生反向的升力，此时过载小于1，甚至小于零。
以下为延伸科普文：
过载分为正过载和负过载：
过载（g），即在飞行中，飞行员的身体必须承受的巨大的加速度。这些正或负的加速度通常以g的倍数来度量。
正过载，即在加速度的情况下，离心力从头部施加到脚，血液被推向身体下部分。在正过载的情况下，如果飞行员的肌肉结构不能很好地调整，则大脑就得不到适当的血液补充，飞行员易产生称为灰视或黑视的视觉问题。如压力持续，最终可导致飞行员昏迷。
负过载，指飞行员在负加速度下飞行时（例如倒飞），血液上升到头部，颅内压力增加，会产生不舒服甚至痛苦的感觉。每人对加速度都有其承受的极限。适当的训练将允许飞行员承受大过载，在高级特技飞行竞赛中，飞行员承受的过载可达正负10g。
