一氧化碳中毒主要是引起组织缺氧，一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大240倍，而解离速度碳氧血红蛋白比氧合血红蛋白要慢3600倍，血液中碳氧血红蛋白浓度增高，引起一系列组织缺氧，导致机体也出现一系列的病理变化。

但是经过高压氧的治疗，会使血液中的物理溶解氧从0.3ml提高到6.6ml，此时溶解的氧可以满足组织的需要。在高压氧下，肺泡氧分压相应的增高，能加速碳氧血红蛋白的解离，促进一氧化碳的清除，使清除率比在常压下吸氧要快2倍。所以在高压氧下既可以迅速纠正组织缺氧，又可以加速一氧化碳的清除，高压氧治疗一氧化碳中毒可以缩短病程，降低患者的死亡率，并且可以减少迟发性脑病的发生。