Η τοξικότητα του οξυγόνου είναι μια κατάσταση που εμφανίζεται όταν κάποιος αναπνέει πάρα πολύ καθαρό οξυγόνο. Ο αέρας που αναπνέει είναι περίπου 21 τοις εκατό οξυγόνο. το υπόλοιπο αποτελείται από άζωτο και μια ποικιλία άλλων ουσιών. Όταν το μοριακό οξυγόνο, ή O2, εισπνέεται σε υψηλότερη αναλογία, μπορεί να προκύψουν ποικίλα συμπτώματα, όπως η όραση του σήραγγας, η ναυτία και η φλεγμονή των αεραγωγών. Διαφορετικές μορφές τοξικότητας οξυγόνου μπορεί να προκύψουν από διαφορετικές μορφές έκθεσης σε αυξημένα επίπεδα οξυγόνου. Η βλάβη του κεντρικού νευρικού συστήματος τείνει να προκύπτει από έκθεση υψηλής πίεσης, μικρής διάρκειας σε υψηλά επίπεδα οξυγόνου, ενώ η μακροχρόνια έκθεση σε αυξημένα επίπεδα οξυγόνου σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση τείνει να οδηγήσει σε πνευμονικά ή οφθαλμικά προβλήματα.
Η τοξικότητα οξυγόνου του κεντρικού νευρικού συστήματος τείνει να εμφανίζεται μόνο σε υψηλή πίεση, επομένως είναι ένα πρόβλημα κυρίως για τους δύτες και άλλους που περνούν χρόνο σε συνθήκες υψηλότερες από την ατμοσφαιρική πίεση. Όταν ένας αυτοδύτης προχωρά βαθύτερα στο νερό, η μερική πίεση τυχόν αερίων στη δεξαμενή του αυξάνεται ανάλογα με το βάθος του. Η τοξικότητα οξυγόνου του κεντρικού νευρικού συστήματος, λοιπόν, είναι δυνατή σε επαρκή βάθη καθώς ο δύτης αναπνέει οξυγόνο σε σημαντικά υψηλότερη από την κανονική ατμοσφαιρική πίεση. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη ποικιλία συμπτωμάτων, συμπεριλαμβανομένης της ναυτίας. ζάλη; συσπάσεις? και σε σοβαρές περιπτώσεις, επιληπτικές κρίσεις και πιθανός θάνατος.
Η τοξικότητα οξυγόνου είναι ακόμα δυνατή σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση. Αυτό συμβαίνει όταν το κλάσμα του οξυγόνου στον αέρα είναι σημαντικά υψηλότερο από το κανονικό περίπου 21 τοις εκατό. Η τοξικότητα μπορεί να εμφανιστεί στο 50 τοις εκατό οξυγόνου ή παραπάνω, αν και γενικά χρειάζεται αρκετός χρόνος, συνήθως περισσότερες από 24 ώρες, για να εμφανιστούν τα συμπτώματα. Πιο κοντά στο 100 τοις εκατό οξυγόνο, τα συμπτώματα μπορεί να εμφανιστούν πολύ πιο γρήγορα, γενικά μετά από 14 ώρες αλλά μερικές φορές μετά από τέσσερις ώρες. Η τοξικότητα του οξυγόνου που εμφανίζεται λόγω παρατεταμένης έκθεσης σε υψηλά επίπεδα οξυγόνου σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση οδηγεί γενικά σε πνευμονικά συμπτώματα και όχι σε συμπτώματα του κεντρικού νευρικού συστήματος. Τέτοια συμπτώματα περιλαμβάνουν φλεγμονή των αεραγωγών και των πνευμόνων, βήχα, δυσκολία στην αναπνοή και πυρετό.
Μια ποικιλία χημικών μηχανισμών που σχετίζονται με την κυτταρική αναπνοή και τον μεταβολισμό είναι υπεύθυνοι για τα συμπτώματα που σχετίζονται με την τοξικότητα του οξυγόνου. Ενώ απαιτείται οξυγόνο για να συμβεί η κυτταρική αναπνοή, υψηλότερες από τις κανονικές συγκεντρώσεις οδηγούν στην παραγωγή παραπροϊόντων υψηλής αντίδρασης που μπορούν να προκαλέσουν σημαντική βλάβη στα κύτταρα. Παρόμοια εξαιρετικά αντιδραστικά χημικά είδη εισέρχονται ή παράγονται από το σώμα τακτικά, αλλά το σώμα διαθέτει πολλά συστήματα που είναι σε θέση να αποτρέψουν ή να επιδιορθώσουν τη βλάβη που μπορεί να προκληθεί. Τα σωματικά συστήματα δεν είναι σε θέση να συμβαδίσουν με την παραγωγή αυτών των καταστροφικών στοιχείων σε συνθήκες αυξημένου οξυγόνου, επομένως εμφανίζεται τοξικότητα οξυγόνου με τη μορφή κυτταρικής βλάβης.