يلتقط الدم الأكسجين الذي نتنفسه ويربطه مع الهيموغلوبين، وهو جزيء بروتيني ناقل يوجد في الكريات الحمر. تحدث هذه الآلية في الحالة الطبيعية عندما يدخل الهواء الذي يحوي غاز CO2 وأنواع أخرى من الغازات.

لكن إذا استنشق الإنسان هواء فيه تركيز الأكسجين أعلى بكثير من التركيز الطبيعي، فإن الأكسجين الموجود بالرئتين يُفقد الدم قدرته على حمله إلى خلايا الجسم، إذ أن الأكسجين الحر يرتبط بالبروتينات السطحية للرئتين، ما يسبب التداخل مع عمل الجهاز العصبي ويسبب خلل في شبكية العين.

كان من الشائع فيما مضى أن فرط تنفس الأكسجين بالضغط العادي 0.2 بار يسبب ما يسمى بسمية الأكسجين وهي الدوار الناتج عن انخفاض مستوى CO2 في الجسم. لكن تبين أن ذلك غير صحيح إلا إذا حدثت هذه الحالة عند الضغط 0.5 بار أي أكبر بمرتين ونصف من الضغط العادي، وإذا استمر هذا الاستنشاق لأكثر من 16 ساعة، سيؤدي ذلك إلى حدوث أضرار لا تعالج ولا يمكن تداركها وفي النهاية ستؤدي إلى الوفاة.