La hemodilución parece ser la principal causa de retención de líquidos durante CEC, ya que ésta disminuye la presión oncótica coloidal en plasma, la cual correlaciona con una disminución de las proteínas plasmáticas, principalmente la albúmina. La hemodilución a hematócritos de 20-25% han sido usada en cirugía cardíaca, lo cual contrarresta en parte el efecto de la hipotermia y conserva el transporte de oxígeno.
Los límites bajos de hematócritos necesarios para mantener una función orgánica adecuada no están bien establecidos, aunque se mencionan hematócritos de10% en hipotermia muy profunda sin signos de hipoxia tisular o edema pulmonar. Sin embargo, se ha demostrado en animales de experimentación que hematócritos de 20% resultan en una mala distribución del flujo sanguíneo subendocárdico en diferentes regiones del ventrículo izquierdo. Otros demuestran que durante CEC con hemodilución y PO₂ constante mayor a 300 mm Hg, la PO₂ tisular media disminuyó 14mm Hg, lo cual sugiere redistribución del flujo sanguíneo, y probablemente, escasa perfusión a nivel subcutáneo.
El periodo más crítico para el metabolismo miocárdico durante hemodilución extrema es durante los primeros minutos (menos de 10 min) de iniciada la CEC, el tiempo de pinzamiento aórtico, la fase de recirculación cuando el corazón está fibrilando así como el tiempo de recalentamiento.