一氧化碳本身無色、無味、無臭，一般人常在意外中毒時而不自覺，
而終於產生嚴重的症狀。
它主要毒性的機轉是影響氧氣的供給與利用，
而造成組織的缺氧，特別是代謝速率很高的器官如心臟與腦部會影響最大。
一氧化碳和紅血球中的血紅素結合的能力是氧氣的230至270倍，
幾乎完全由肺部排出體外，
因此吸入過多的一氧化碳可以取代血紅素上的氧氣，產生相對性的貧血。

在另一方面，
一氧化碳與血紅素結合的COHb會加強僅存的氧氣更緊緊的和血紅素結合，
因此氧化血紅素（O2Hb）解離曲線會更向左移，
而使O2Hb到了組織時不易釋出。
一氧化碳也可以和肌球蛋白（myoblobin）結合，
而這方面的飽合能力在心臟為一般骨骼肌的三倍，
因此心肌缺氧更容易發生，因此造成心肌收縮能力受抑制，
及血壓降低，使血流及氧氣供應不足，缺氧現象更嚴重。