Οι πνεύμονες περιβάλλονται από τον υπεζωκότα. Ο υπεζωκότας είναι ένας υμένας που αποτελείται από δύο πέταλα, το περισπλάγχνιο, που είναι σε άμεση επαφή με τον πνεύμονα, και το τοιχωματικό που βρίσκεται εξωτερικά. Μεταξύ των δυο πετάλων του υπεζωκότα καταλείπεται μια σχισμοειδής κοιλότητα, η υπεζωκοτική κοιλότητα. Φυσιολογικά μέσα στην υπεζωκοτική κοιλότητα υπάρχει ελάχιστη ποσότητα υγρού, που δρα σαν λιπαντικό κατά τις αναπνευστικές κινήσεις. Η συσσώρευση υγρού εμποδίζεται από το γεγονός ότι η πίεση μέσα στην κοιλότητα είναι αρνητική σε σχέση με την ατμοσφαιρική πίεση. Αυτό σημαίνει ότι το πλεονάζον υγρό τείνει να απορροφηθεί.

Κατά τον αυτόματο πνευμοθώρακα, χωρίς εμφανή αιτιολογία, προκαλείται ρήξη του περισπλάγχνιου πετάλου του υπεζωκότα και συσσωρεύεται αέρας μέσα στην υπεζωκοτική κοιλότητα. Σε πολλές περιπτώσεις η ρήξη συμβαίνει σε ένα ευένδοτο σημείο, όπως σε προϋπάρχουσα εμφυσηματική φυσαλίδα του πνεύμονα. Συνήθως ο αυτόματος πνευμοθώρακας συμβαίνει σε νέα και ψηλά άτομα που καπνίζουν.

Ο πνευμοθώρακας είναι σοβαρή κατάσταση καθώς πιέζει τα ενδοθωρακικά όργανα και προκαλεί σημαντικές αιμοδυναμικές μεταβολές. Αν ο αέρας συσσωρεύεται με αυξημένη πίεση, τότε ο πνευμοθώρακας χαρακτηρίζεται «υπό τάση» και είναι μια κατάσταση απειλητική για τη ζωή.

Ο ασθενής νιώθει ένα διαξιφιστικό άλγος στο θώρακα και εμφανίζει δύσπνοια. Ο γιατρός υποψιάζεται τον πνευμοθώρακα κατά την ακρόαση των πνευμόνων από την ελάττωση του αναπνευστικού ψιθυρίσματος στην πάσχουσα πλευρά. Επίσης, εξαιτίας της συσσώρευσης του αέρα, εμφανίζεται ασυμμετρία στα δύο ημιθωράκια, ενώ η επίκρουση του θώρακα προκαλεί χαρακτηριστικό ήχο, που χαρακτηρίζεται ως «υπερσαφής πνευμονικός». Η διάγνωση τεκμηριώνεται με την ακτινογραφία θώρακα, όπου ο αέρας απεικονίζεται ως μαύρος (διαύγαση), ενώ ο σύστοιχος πνεύμονας φαίνεται παρεκτοπισμένος. Μπορεί, εξάλλου, να αποκαλυφθεί εμφυσηματική φυσαλίδα και στον υγιή πνεύμονα.

Αν η συλλογή αέρα είναι μικρή και δεν εμφανίζονται αιμοδυναμικές επιπλοκές, ο ασθενής μπορεί να τεθεί υπό παρακολούθηση. Σε μεγαλύτερες συλλογές εφαρμόζεται η κλειστή παροχέτευση του πάσχοντος ημιθωρακίου. Τοποθετείται, δηλαδή, ένας σωλήνας μέσα στην υπεζωκοτική κοιλότητα, ο οποίος, σαν βαλβίδα, έχει την ικανότητα να απομακρύνει τον αέρα και να επανεκπτύσσει τον πνεύμονα. Αν η κατάσταση δεν βελτιωθεί, γίνεται χειρουργική επέμβαση με σκοπό την αφαίρεση των εμφυσηματικών φυσαλίδων και τη δημιουργία τεχνητών συμφύσεων μεταξύ των δύο πετάλων του υπεζωκότα, ώστε να αποφευχθούν οι μελλοντικές υποτροπές.