Chăm sóc ban đầu những bệnh nhân bệnh nặng phải thực hiện nhanh chóng và khai thác bệnh sử một cách kĩ lưỡng. Ổn định sinh lý bằng những nguyên tắc của hỗ trợ tim mạch nâng cao và thường bao gồm các kĩ thuật xâm lấn như thở máy và liệu pháp thay thế thận để hỗ trợ những cơ quan bị suy. Một loạt các thang điểm đánh giá mức độ của bệnh, như APACHE (sinh lý cấp tính và đánh giá sức khỏe mãn tính), đã được phát triển. Mặc dù những công cụ này hữu ích để đảm bảo tương đồng giữa các nhóm bệnh nhân tham gia vào các thử nghiệm lâm sàng hoặc đảm bảo chất lượng theo dõi, mức độ phù hợp của nó trên từng bệnh nhân riêng rẽ chưa rõ ràng. Những thang điểm này không thường được dùng để hướng dẫn chăm sóc trên lâm sàng.
Với những bệnh nặng, yêu cầu cần giám sát chặt chẽ và thường xuyên nhiều cơ quan. Ngoài ra để đo O2 mạch máu, phân tích khí máu động mạch thường xuyên có thể phát hiện các rối loạn acid-base đang tiến triển và đánh giá đầy đủ thông khí. Theo dõi áp lực nội mạch máu cần được thực hiện thường xuyên để theo dõi huyết áp và để cung cấp khí máu động mạch và những chỉ số khác. Catheter động mạch phổi (Swan-Ganz) có thể cho biết áp lực động mạch phổi, lưu lượng tim, kháng trở lực mạch máu, và các giá trị vận chuyển O2. Tuy nhiên, chưa có biến chứng hay tỉ lệ tử vong từ việc sử dụng catheter động mạch phổi đã được chứng minh, và các biến chứng từ vị trí tiếp cận tĩnh mạch trung ương (như, tràn khí màn phổi, nhiễm trùng) hoặc catheter tĩnh mạch phổi (như, nhịp tim nhanh, vỡ động mạch phổi) dễ xảy ra. Do đó, đặt thông động mạch phổi ở những bệnh nhân mắc bệnh nặng không được khuyến cáo.
Đối với những bệnh nhân đặt nội khí quản có chế độ kiểm soát thể tích của thở máy, quá trình hô hấp có thể theo dõi một cách dễ dàng. Áp lực đỉnh của đường thở thường xuyên được đo bằng máy thở, và áp lực bình nguyên có thể được đánh giá trong đó có một kì tạm dừng cuối thì hít vào. Các kháng trở thì hít vào được tính toán sự chênh lệch áp lực đỉnh và áp lực bình nguyên của đường thở (có sự điều chỉnh tốc độ chảy). Tăng kháng trở lực đường thở có thể do co thắt phế quản, dịch tiết đường hô hấp, hoặc một ống nội khí quản gấp khúc. Độ giãn nở nhu mô phổi tĩnh được tính bằng thể tích lưu thông chia cho gradient áp suất đường thở (Áp suất đường thở bình nguyên trừ PEEP). Giảm độ giãn nở của hệ hô hấp có thể là do tràn dịch màng phổi, tràn khí màng phổi, viêm phổi, phù phổi, hoặc PEEP tự động (tăng áp lực dương cuối thì thở ra là do chưa kịp làm rỗng phế nang trước khi xuất hiện lần hít vào tiếp theo).
Các sai sót y khoa thường xảy ra ở ICU. Các tiến bộ về kĩ thuật cho phép nhiều bệnh nhân ít hoặc không có cơ hội phục hồi có nhiều cơ hội hơn khi nằm ở ICU. Ngày càng có nhiều, những bệnh nhân, những gia đình, và những người thân đã thừa nhận có những trường hợp điều trị không thể đạt được kết quả.