Toxicitatea oxigenului este o afecțiune care apare atunci când se respiră prea mult oxigen pur. Aerul respirabil conține aproximativ 21% oxigen; restul este alcătuit din azot și o varietate de alte substanțe. Când oxigenul molecular, sau O2, este inhalat într-un raport mai mare, pot apărea o varietate de simptome, inclusiv vederea în tunel, greață și inflamarea căilor respiratorii. Diferite forme de toxicitate a oxigenului pot rezulta din diferite forme de expunere la niveluri ridicate de oxigen. Leziunile sistemului nervos central tind să rezulte din expunerea de scurtă durată, la presiune ridicată, la niveluri ridicate de oxigen, în timp ce expunerea pe termen lung la niveluri ridicate de oxigen la presiunea atmosferică normală tinde să ducă la probleme pulmonare sau oculare.
Toxicitatea oxigenului la sistemul nervos central tinde să apară doar la presiune ridicată, așa că este în primul rând o problemă pentru scafandri și pentru alții care petrec timpul în condiții mai mari decât presiunea atmosferică. Când un scafandru progresează mai adânc în apă, presiunea parțială a oricăror gaze din rezervorul său crește proporțional cu adâncimea sa. Toxicitatea oxigenului la nivelul sistemului nervos central este, prin urmare, posibilă la adâncimi suficiente, deoarece scafandrul respiră oxigen la presiunea atmosferică semnificativ mai mare decât cea normală. Acest lucru poate duce la o mare varietate de simptome, inclusiv greață; ameţeală; zvâcniri; iar în cazuri severe, convulsii și posibil deces.
Toxicitatea oxigenului este încă posibilă la presiunea atmosferică normală; acest lucru se întâmplă atunci când fracția de oxigen din aer este considerabil mai mare decât normalul de aproximativ 21 la sută. Toxicitatea poate apărea la 50% oxigen sau mai mult, deși, în general, este nevoie de destul de mult timp, de obicei mai mult de 24 de ore, pentru ca simptomele să apară. La aproape 100% oxigen, simptomele pot apărea mult mai rapid, în general după 14 ore, dar uneori după doar patru ore. Toxicitatea oxigenului care apare din cauza expunerii prelungite la niveluri ridicate de oxigen la presiunea atmosferică normală duce în general la simptome pulmonare mai degrabă decât la simptome ale sistemului nervos central. Astfel de simptome includ inflamația căilor respiratorii și a plămânilor, tuse, dificultăți de respirație și febră.
O varietate de mecanisme chimice legate de respirația și metabolismul celular sunt responsabile pentru simptomele asociate cu toxicitatea oxigenului. În timp ce oxigenul este necesar pentru ca respirația celulară să aibă loc, concentrațiile mai mari decât cele normale duc la producerea de produse secundare foarte reactive care pot provoca daune semnificative celulelor. Specii chimice similare foarte reactive intră sau sunt produse de organism în mod regulat, dar organismul posedă multe sisteme care sunt capabile să prevină sau să repare daunele care pot fi cauzate. Sistemele corporale nu sunt capabile să țină pasul cu producerea acestor elemente distructive în condiții de oxigen ridicat, astfel încât apare toxicitatea oxigenului sub formă de leziuni celulare.