早在19世紀中葉，英國科學家保羅·伯特首先發現，如果動物呼吸純氧，會引起中毒，人類也是如此。如果人接觸到濃度超過0.05MPa(半個大氣壓)的純氧，對所有細胞都是有毒的，如果吸入時間過長，就可能發生“氧中毒”。肺的毛細血管屏障被破壞，導致肺水腫、肺充血和出血，嚴重影響呼吸功能，進而使充氣機缺氧。在0.1 MPa(1大氣壓)的純氧環境中，人只能存活24小時，就會發生肺炎，最終導致呼吸衰竭，窒息死亡。人在0.2 MPa(2個大氣壓)的高壓純氧環境中最多停留1.5小時-2小時，會引起大腦中毒，生活節奏紊亂，精神失常，記憶力下降。如果加入0.3 MPa(3個大氣壓)甚至更高的氧氣，人會在幾分鐘內出現腦細胞變性壞死、驚厥、昏迷，導致死亡。
此外，過量吸氧也會促進生命衰老。進入人體的氧氣與細胞內的氧化酶反應生成過氧化氫，進而變成脂褐素。這種脂褐素是加速細胞老化的有害物質，在心肌中積累，使心肌細胞老化，降低心臟功能。堆積在血管壁上，導致血管老化變硬；積聚在肝臟，削弱肝功能；在大腦中積累，引起智力下降，記憶力下降，人就變成了癡呆；堆積在皮膚上，形成老年斑。