Choć możliwa jest regulacja HIF przez inne mechanizmy, hydroksylazy zależne od tlenu wydają się głównie odpowiedzialne za regulację HIF w odpowiedzi na poziom tlenu.
Działanie HIF-1 reguluje ekspresję ponad 100 genów, generując odpowiedź na hipoksję i niwelując jej negatywne skutki. Są to działania o różnym zasięgu: ustrojowe (zwiększona erytropoeza, zwiększenie częstości oddechów, wydolności pracy serca) lokalne (stymulacja angiogenezy, waskulogenezy) komórkowe (stymulacja glikolizy, promowanie przeżycia komórki w warunkach stresu) Geny regulowane przez HIF-1 odpowiadają głównie za czynniki odpowiedzialne za angiogenezę nowotworów, czynniki odpowiedzialne za proliferację i przetrwanie komórek, transportery glukozy i enzymy glikolityczne.
Angiogeneza Komórki raka naczyń krwionośnych i tkanki łącznej w warunkach hipoksji wyzwalają angiogenezę wskutek mechanizmu wykrywania tlenu i następnie indukcji genów proangiogenetycznych. Jednym z głównych jest naczyniowy czynnik wzrostu (VEGF), który rekrutuje komórki nabłonka w hipoksyczne rejony naczyń i stymuluje ich proliferację.