一氧化碳中毒时，一氧化碳（CO）可与血红蛋白（Hb）结合，形成稳定的碳氧血红蛋白（COHb）。CO与Hb的亲和力比氧与Hb亲和力大240倍，COHb不能携氧且不易解离，发生组织和细胞缺氧。此外，CO还可与肌蛋白结合，抑制细胞色素氧化酶，减少心肌细胞氧供，引起心律失常和心功能失常。脑组织和心肌对缺氧敏感，最先受累。