手術室常用的醫用氣體包括氧氣、氧化亞氮、空氣和氮氣。雖然嚴格來講，用于麻醉廢氣處理和外科吸引的真空排氣系統不是必備裝置，但卻是手術室醫用氣體系統的重要組成部分。醫用氣體系統，尤其是氧氣，一旦發生設定錯誤或故障，將會給患者帶來危險。該系統的主要特征在于氣源及其向手術室的輸送途徑。麻醉醫師必須對氣源及氣體在手術室內的輸送方式充分了解，才能預防和發現醫用氣體耗竭或供氣管道連接錯誤等問題。對于特定醫院，最大氣體需求量的估算決定了該醫院所需供氣系統的種類。

在任何手術區域，可靠的氧源都是至關重要的。醫用級別的氧氣(濃度達99%或99.5%)是由液態空氣分餾制成。氧氣在室溫下以壓縮氣體的形式儲存或冷凍成液態貯存。多數小型醫院將氧氣貯存在兩組高壓氣瓶(H型儲氣瓶)內，並由彙流管連接。每次只使用一組氣瓶，每組氣瓶的數量取決于預計每日氧氣需求量。多分支管上設有減壓閥可使氣瓶內壓力[約2000磅/平方英寸(psig)]降低到供氣管道所用壓力(55±5 psig)，並在一組氣瓶的氣體耗盡時自動轉換至另一組氣瓶。

對于大型醫院來講，液態氧貯存系統則更爲經濟。液態氧必須在臨界溫度-199℃以下妥善保存，因爲只有在臨界溫度以下才能通過加壓方法使氣體液化。大型醫院可配備較小型的液態氧供系統或一組可供一日氧氣需求量的壓縮氣瓶作爲氧氣儲備。爲了防備醫院供氣系統發生故障，麻醉醫師在麻醉期間必須常規配備一套緊急氧供系統(E型儲氣瓶)。

多數麻醉機可與E型儲氣瓶適配。氧氣逐漸被消耗時，氧氣瓶內壓力隨著容量減少而成比例下降。當壓力爲1000 psig時，提示氧氣瓶容量大約爲總量的一半，相當于在大氣壓下20℃時，330L氧氣。如果氧流量爲3 L/min，那麽半瓶氧氣將在110分鍾內用完。在使用前和使用過程中，應定期檢測氧氣瓶壓力。麻醉機通常也適配緊急醫用空氣和氧化亞氮的E型氣瓶，並且可以連接氦氣氣瓶。使用壓縮醫用氣體時，常在氣瓶上安裝針孔閥安全系統，以防止疏忽導致不同氣體交叉連接。E型氣瓶具有一個“安全栓”，由伍德合金制造。這種合金熔點低，在發生火災時可逸散氣瓶壓力，防止氣瓶溫度過高發生爆炸。這種壓力釋放“活瓣”會在3300 psig時斷裂，這遠低于氣瓶壁能夠承受的壓力(大于5000 psig)，以防氣瓶充氣過量。

氧化亞氮通常被保存在較大的H型儲氣瓶中，並由具有自動切換功能的彙流管連接。大量貯存液態氧化亞氮只在大型醫療機構才較爲經濟。

由于氧化亞氮的臨界溫度(36.5℃)高于室溫，所以無需複雜的制冷設備即可以液態形式保存。液態氧化亞氮達到臨界溫度以上，即可恢複其氣體狀態。由于氧化亞氮並非理想氣體，並且具有易壓縮性，所以其氣化過程不會伴隨氣瓶內壓力明顯升高。雖然如此，所有氧化亞氮E型氣瓶都和氧氣一樣，配有伍德合金安全閥，以防在氣體壓力意外升高時(如，意外的氣體過度充盈或失火)發生爆炸。

盡管氧化亞氮氣源發生故障通常不會導致災難性後果，但是多數麻醉機仍備有氧化亞氮緊急氣源。由于這些較小的氣瓶內包含有液態氧化亞氮，因此瓶內殘留氣體容積與氣瓶壓力不成正比。當液態氧化亞氮耗盡，氣瓶壓力開始下降時，氣瓶內剩余氧化亞氮量僅有約400L。液態氧化亞氮在恒溫下(20℃)，其揮發速度與消耗量一致，並且在液體耗盡前一直維持恒定的壓力(745 psig)。確定氧化亞氮剩余容量的唯一可靠方法是通過氣瓶稱重。因此，裝有液化壓縮氣體(如氧化亞氮)的氣瓶臂上，往往貼有氣瓶的皮重(TW)或稱爲空重。在20℃溫度下，氧化亞氮氣瓶的壓力表不應高于745 psig。壓力過高則提示壓力表故障、氣瓶過度充盈(液態充盈)或是氣瓶內混入非氧化亞氮的其他氣體。

由于液體在向氣體轉化過程中需要消耗能量(揮發熱)，因此液態氧化亞氮揮發過程中會發生冷卻。溫度降低可導致蒸汽壓和氣瓶內壓力下降。高流量使用時，其冷卻作用十分明顯，氣瓶上常會結霜，甚至可能使壓力調節閥凍結。

由于氧化亞氮的普遍使用和不必要的高濃度氧的使用減少，空氣在麻醉中的使用越來越普遍。瓶裝空氣是符合醫用級別的氧氣和氮氣的混合氣體。醫院管道系統通過氣體壓縮泵供應幹燥但是非無菌的空氣。氣體壓縮泵的接口必須遠離真空排氣裝置及排氣孔，以最大限度地減少氣體汙染。由于空氣的臨界溫度爲-140.6℃，所以在氣瓶內以氣體狀態儲存，其壓力隨著容量的減少成比例降低。

盡管壓縮氮氣不被用于患者，但其卻可爲一些手術室內設備，如電鋸、電鑽和外科鑽頭提供動力。氮氣供應系統可以爲彙流管連接高壓氣瓶組成，也可爲壓縮機驅動的壁式中心供氣系統。

醫院中心真空系統通常由數個獨立的吸引泵組成，每個吸引泵都可以滿足最大工作需求。在每個使用端口都有過濾器以避免該系統被異物汙染。只要不影響真空系統工作，手術用的負壓吸引系統可被用于麻醉廢氣處理(waste anesthetic gas disposal,WAGD)。醫用負壓吸引接口常常是黑底白字標記。現代化的麻醉機需配備專用的WAGD系統。WAGD出口處需配置帶有浮標的吸引調節裝置，使用時，浮標應保持在特定的上下限之間。如果吸力過大，會導致患者通氣不足，而吸力不足則會使 WAGD 效率下降WAGD的容器及管路通常是淡紫色的。

許多手術操作需要借助腔鏡或機器人技術支持，而這些操作需要向體腔內充入無色、無味、不易燃並且微酸性的二氧化碳。大的二氧化碳氣瓶，如 M 型儲氣瓶或LK型儲氣瓶，在手術室非常常見。這些氣瓶的接口和螺紋規格與氧氣相同，可能會因疏忽而導致接錯。