Il respiro di Cheyne-Stokes è stato descritto in un'ampia varietà di condizioni neurologiche, quali disturbi cerebrovascolari, encefaliti, meningiti e traumi. Ampi studi non sono riusciti a stabilire una correlazione tra la sede della lesione e questa patologia: sembra infatti che essa sia prevalentemente correlata ad un disturbo della coscienza più che ad una lesione localizzata a livello dei centri del respiro. Anche se più spesso associato a malattie cardiache o neurologiche, il respiro di Cheyne-Stokes può manifestarsi anche in soggetti normali.Il meccanismo coinvolto è poco noto, ma sembra essere dovuto ad un disturbo della respirazione, che determina una desaturazione ossiemoglobinica associata o meno a risvegli periodici.Le opzioni terapeutiche comprendono la somministrazione di ossigeno, una miscela di O 2 e CO 2 usata come stimolante della respirazione, acetazolamide, teofillina, ventilazione non invasiva notturna. Se la frammentazione del sonno è sintomatica, inoltre, si può associare la somministrazione di un farmaco ipnotico che riduca la soglia di risvegliabilità.  