Introducción: No se están definidos los factores asociados a la letalidad por neumonía por COVID-19.Objetivo: Determinar la relación entre marcadores de oxigenación y la letalidad en pacientes con neumonía COVID-19. Materiales y métodos: Se realizó un estudio analítico de una cohorte de 276 pacientes con neumonía COVID-19. Se estudiaron la saturación periférica de oxigeno (SpO2), saturación arterial de oxigeno (SaO2), diferencia alveolo-arterial de oxígeno (DA-aO2), relación presión arterial de oxigeno (PaO2) y fracción inspirada de oxigeno (FiO2) [PaO2/FiO2]. Se determinó la asociación con el egreso fallecido mediante la técnica de Ji cuadrado y el cálculo del odd ratio (OR). Resultados y discusión: Los valores superiores de valor predictivo positivo y negativo, respectivamente, fueron para  para la SpO2  menor de 90 mmHg al ingreso (87,3 %) y la variable DA-aO2 menor de 20 mmHg a las 48 h del ingreso (95,6 %). El riesgo atribuible fue superior para la PaO2/FiO2 menor de 300 mmHg (0,59). El riesgo atribuible porcentual fue mayor para la variable DA-aO2 mayor o igual a 20 mmHg al momento del ingreso  (95,8 %).Conclusión: la anormalidad de la DA-aO2, la relación PaO2/FiO2,  la SaO2 y la SpO2, predijeron la letalidad en pacientes con neumonía COVID-19.