Οι παρενέργειες της οξυγονοθεραπείας είναι λίγες και σπάνιες, αλλά μπορεί να περιλαμβάνουν πόνο στο αυτί, ρήξη τυμπάνου αυτιού και τραύμα στα ιγμόρεια. Ο πόνος ή η δυσφορία στο αυτί είναι η πιο συχνή παρενέργεια, η οποία εμφανίζεται καθώς το σώμα προσπαθεί να προσαρμοστεί στη θεραπεία. Η ρήξη του τυμπάνου του αυτιού είναι σημαντικά λιγότερο συχνή, αλλά είναι πιο πιθανό να συμβεί σε άτομα που είναι κωφά ή βαρήκοα. Το βαρότραυμα στους ρινικούς κόλπους είναι ιδιαίτερα σπάνιο και συμβαίνει για λόγους παρόμοιους με τη ρήξη του τυμπάνου του αυτιού. Συνολικά, η οξυγονοθεραπεία είναι μια ασφαλής θεραπεία με ελάχιστες παρενέργειες εάν ένα άτομο δεν έχει παθήσεις υγείας που μπορεί να επιδεινωθούν από αυτήν, αν και ο εξοπλισμός της θεραπείας μπορεί να είναι επικίνδυνος.
Ο πόνος στο αυτί είναι από τις πιο κοινές παρενέργειες της οξυγονοθεραπείας. Ο πόνος εμφανίζεται καθώς το σώμα προσπαθεί να εξισορροπήσει την πίεση μεταξύ των αυτιών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το εσωτερικό αυτί είναι σωματικά κατεστραμμένο λόγω της πίεσης που υπερβαίνει το φυσιολογικό. Μερικοί άνθρωποι αισθάνονται ήπια ενόχληση και όχι πόνο, αλλά η ενόχληση πρέπει να σημειωθεί, καθώς μπορεί να υποδηλώνει επιπλοκή.
Οι κωφοί και τα άτομα με προβλήματα ακοής είναι πιο πιθανό να εμφανίσουν ορισμένα είδη προβλημάτων στο αυτί ως παρενέργειες της οξυγονοθεραπείας. Για παράδειγμα, μερικοί άνθρωποι βιώνουν τη ρήξη του τυμπάνου του αυτιού. Οι ρήξεις του τυμπάνου του αυτιού μπορεί να οδηγήσουν σε περαιτέρω απώλεια ακοής και μπορεί να χρειαστούν ένα μήνα για να επουλωθούν. Σε ορισμένες περιπτώσεις, εάν το τύμπανο του αυτιού δεν επουλωθεί μόνο του, ένας γιατρός μπορεί να τοποθετήσει ένα έμπλαστρο πάνω του ως διαδικασία εξωτερικού ασθενή.
Μερικές φορές, ένα άτομο βιώνει βαρότραυμα στα ιγμόρειά του. Το βαρότραυμα είναι μια φυσική πληγή που εμφανίζεται στο σώμα ενός ατόμου λόγω διαφοράς στην πίεση του αέρα. Για παράδειγμα, ορισμένοι υποβρύχιοι δύτες κινδυνεύουν από βαροτραύμα όταν βουτούν πολύ βαθιά ή όταν βγαίνουν πολύ γρήγορα στην επιφάνεια. Ενώ το βαρότραυμα από ορισμένες δραστηριότητες όπως η κατάδυση μπορεί μερικές φορές να είναι θανατηφόρο, αυτό δεν συμβαίνει με την οξυγονοθεραπεία.
Ορισμένες καταστάσεις υγείας μπορεί να επιδεινωθούν με οξυγονοθεραπεία. Για παράδειγμα, ασθενείς με καρδιακή προσβολή και άτομα που υποφέρουν από άσθμα μπορεί να μην ανταποκρίνονται θετικά στη θεραπεία. Ωστόσο, η οξυγονοθεραπεία εξακολουθεί να διερευνάται και μπορεί να υπάρχουν πολλές άλλες καταστάσεις που επηρεάζονται αρνητικά από αυτήν.
Η οξυγονοθεραπεία ενέχει κίνδυνο πυρκαγιάς επειδή απαιτεί συγκεντρωμένη παροχή οξυγόνου. Εάν το συμπιεσμένο οξυγόνο εκτεθεί σε σπινθήρες, μπορεί να εκραγεί και να βάλει φωτιά στο περιβάλλον του. Αυτός ο κίνδυνος μπορεί να αποφευχθεί εάν τα στοιχεία ενεργοποίησης διατηρούνται μακριά από το συγκεντρωμένο οξυγόνο. Το οξυγόνο δεν εκρήγνυται από μόνο του και η πτητικότητά του μπορεί να αντιμετωπιστεί με προσοχή.