Borelioza jest wywołana bakterią beztlenową. Co za tym idzie, dotlenienie krwiobiegu w komorze hiperbarycznej sprawia, że ciało ludzkie przestaje być przyjaznym środowiskiem dla rozwoju bakterii. Skuteczność terapii łatwo rozpoznać po reakcji Jarischa-Herxheimera. Dochodzi do niej, gdy ginące bakterie wywołującą dreszcze i podwyższenie temperatury. Tlenoterapia hiperbaryczna pomaga także na skutki uboczne leczenia.