人体的呼吸运动需要二氧化碳参与刺激化学中枢感受器，吸入纯氧会产生极为活跃的氧自由基，可以攻击和杀死体内各种细胞，导致细胞和器官代谢异常出现功能障碍。并且氧气进入体内会发生放热反应，氧气浓度超过人体承受范围其氧化性会加快机体衰老、虚脱、心脏停止搏动等不良后果。
临床上吸纯氧可以出现眼型氧中毒、肺型氧中毒以及脑型氧中毒，患者可表现为视网膜脱落、呼吸急促、眩晕甚至昏迷等，患者需要在医生指导下迅速脱离高氧环境，同时配合药物治疗。眼型氧中毒患者一旦出现眼底血管痉挛及视力下降或模糊应立即停止吸氧，若是病情需要不能停氧，应给予2%～4%CO2-O2混合气间歇性吸入并予能量合剂等支持疗法；肺型氧中毒患者可遵医嘱应用青霉素、阿莫西林以及头孢曲松等抗生素预防肺部感染；脑型氧中毒患者可在医生指导下给予地西泮缓慢静脉注射和副醛深部肌内注射。