Kun hiilimonoksidia hengitetään, se sitoutuu punasoluihin. Näiden hemoglobiiniksi kutsuttujen punasolujen tehtävänä on yhdistää happea punasoluihin 200 kertaa nopeammin, mikä estää happea pääsemästä sydämeen, aivoihin ja muihin tärkeisiin osiin. Koska hiilimonoksidi kerääntyy vereen, kehostasi puuttuu happea.
Hiilimonoksidimyrkytyksen varhaisia oireita ovat yleensä päänsärky, huimaus, hengityksen heikkeneminen, pahoinvointi, oksentelu, uneliaisuus ja sekavuus. Suuren hiilimonoksidipitoisuuden hengittäminen on tappavaa muutamassa minuutissa. Pitkäaikainen hiilimonoksidipitoisuuden hengittäminen on myös vaarallista. Pitkäaikainen altistuminen alhaiselle hiilimonoksidipitoisuudelle voi aiheuttaa pysyviä vaurioita sydämelle ja aivoille.
Yhdysvalloissa hiilimonoksidimyrkytyksen aiheuttama kuolleisuus on ensimmäisellä sijalla. Joidenkin kliinisten tietojen mukaan vähintään 10 000 amerikkalaista kärsii hiilimonoksidimyrkytyksestä vuosittain. Hiilimonoksidi vaikuttaa kaikkiin. Asiantuntijat uskovat, että syntymättömät lapset, lapset, vanhukset ja sydän- tai hengityselinsairauksia sairastavat potilaat ovat erittäin herkkiä häkälle, joka todennäköisimmin aiheuttaa kuoleman tai vakavan vamman.