Oxid uhelnatý (CO) je mimořádně nebezpečný plyn hlavně proto, že se velmi pevně váže na hemoglobin, tedy krevní barvivo, které má za normálních okolností přenášet kyslík. Tím vzniká stabilní vazba hemoglobinu s CO a krev pak nedokáže účinně tvořit okysličený hemoglobin ani dodávat kyslík z plic do tkání. CO má k hemoglobinu mnohonásobně vyšší afinitu než kyslík, takže se z krve uvolňuje pomalu a jeho odplavení může trvat dlouho, zejména bez podání vysokých koncentrací kyslíku, případně hyperbarické oxygenoterapie. Potíže se mohou objevit už při poměrně malém podílu hemoglobinu obsazeném CO a typicky zahrnují bolest hlavy, závratě, slabost či dušnost. Tento mechanismus patří mezi důležité zdravotní dopady kouření i expozice kouři v nevětraném prostředí.