純氧自身無毒，但吸入過度會氧中毒。吸入氧濃度高于５０％易導致氧中毒性肺損傷，氧中毒主要與吸入氣中的氧分壓有關。氧中毒的機理尚不甚明了，目前認為氧對細胞的毒性與其自由基毒性中間產物的作用有關。這些中間產物包括超氧自由基、過氧化氫、羥基自由基及單線態氧等活性氧。在一個大氣壓條件下吸入空氣可產生，占氧耗量１％－５％的活性氧。其生成量隨吸入氧濃度而增加，在高濃度氧或高壓氧療時產生活性氧的量超過了機體的處理能力，從而對機體細胞造成損害。氧中毒對肺的損害可表現為氣管支氣管炎、急性呼吸道窘迫綜合征，支氣管、肺發育不良常見于新生兒等。因此，從氧中毒的角度，對于吸入氧濃度也應作出相應的限制，目前對于氧濃度的安全界限尚無一致意見，應根據患者具體情況使用相應氧濃度。