CO经呼吸道吸入与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白（COHb）。CO与血红蛋白亲和力约为氧的250～300倍，COHb的解离速度是氧合血红蛋白（HbO2）的1/3600. CO中毒后，形成的COHb与氧结合能力差，使血液携氧能力降低引起组织严重缺氧，CO尚可直接引起细胞缺氧。
