长时间吸入60%以上高浓度的氧，氧自由基可损害细胞DNA，影响体内一些酶系统，抑制细胞内（尤其是线粒体内）的代谢反应过程，使肺部发出病理改变。
氧中毒可以是形成ARDS的重要因素。早期肺部出现以渗出为主的病理变化，临床上可有胸闷、咳嗽、呼吸道刺激症状等，病程2周以上,出现以增殖为主的病理变化，临床上紫绀和呼吸困难加重。氧中毒目前缺乏有效治疗方法，关键在于预防，长时间给氧，吸入氧浓度不要超过50～60%。
吸氧浓度并不是越高越好。如果长期吸入高浓度氧，会出现氧中毒症状。咳嗽、胸闷、胸痛是氧中毒早期的主要临床表现。部分氧中毒患者会出现眼底出血，严重者可因视网膜剥离、晶体后白斑等导致失明。