Le CO se lie à l’hémoglobine, formant de la carboxyhémoglobine et perturbant le transport de l’oxygène dans le sang. Le développement d’une altération du transport de l’oxygène par l’hémoglobine peut progresser de manière cumulative au fil du temps en raison de l’inversion relativement lente de la carboxyhémoglobine en hémoglobine normale. Ainsi, l’intoxication par le CO peut « s’insinuer de manière inattendue et sans être remarquée » au fil du temps. Les signes et les symptômes de l’intoxication au CO chez l’homme sont relativement peu spécifiques. L’un des premiers et importants indicateurs d’une exposition à des quantités excessives de CO est l’apparition d’un mal de tête sévère et persistant. Parmi les autres signes cliniques précoces courants, citons les vertiges, la faiblesse, les nausées, les vomissements, les douleurs thoraciques, l’essoufflement, l’irritabilité et l’altération de l’état mental. La perte de conscience, le coma et la mort peuvent survenir. Les autres signes et symptômes comprennent la tachycardie, la tachypnée, l’hypotension, divers troubles neurologiques (y compris des troubles de la mémoire et des troubles cognitifs et sensoriels), l’acidose métabolique, l’arythmie, l’ischémie ou l’infarctus du myocarde et l’œdème pulmonaire non cardiogénique ; tous les systèmes organiques peuvent être touchés. De nombreux survivants d’une intoxication grave au CO présentent des lésions cérébrales hypoxiques, qui peuvent être associées à des changements de personnalité, des déficits de mémoire, des perturbations des mouvements musculaires volontaires et l’apparition de mouvements involontaires (syndromes extrapyramidaux).