一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧大250～300倍，形成碳氧血红蛋白后其解离速度又比氧合血红蛋白慢3600倍，而且碳氧血红蛋白的存在还影响氧合血红蛋白的解离，阻碍氧的释放和传递。而且一氧化碳还可以细胞色素氧化酶结合，而且影响氧从毛细血管弥散到细胞内的线粒体；与细胞色素α结合，阻断电子链，抑制细胞呼吸。