一氧化碳中毒最先受損傷的臟器是大腦。一氧化碳中毒時，由于一氧化碳與血紅蛋白相結合形成碳氧血紅蛋白，這種結合能力是血紅蛋白與氧氣結合能力的200-400倍。也就是說血紅蛋白一旦與一氧化碳相結合，就喪失攜帶氧氣的能力。經過呼吸道吸收入肺的氧氣，不能被血紅蛋白攜帶運轉至身體的各個組織和臟器，各個組織和臟器就會發生缺氧而導致中毒。對缺氧最為敏感的臟器是大腦，所以一氧化碳中毒最先受損的臟器就是大腦。當大腦缺氧時，患者會表現出頭暈、頭痛、乏力、嗜睡、四肢無力、倦怠等臨床表現，嚴重者會出現四肢癱軟、二便失禁、昏迷等嚴重意識障礙。發生一氧化碳中毒后，應該立刻將患者轉移至通風處，打開室內門窗，增加空氣流動，迅速降低空氣中的一氧化碳濃度，同時給予患者2-4L/min的高流量吸氧。對于中毒嚴重的患者，推薦在中毒發生后4個小時之內，開始高壓氧治療。輕度中毒患者推薦進行5-7次高壓氧治療，中度中毒患者推薦進行10-20次高氧治療，而重度一氧化碳中毒患者，則需要進行20-30次高壓氧治療。