早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首次揭示了一个重要的医学发现：呼吸过量纯氧会对生物体产生毒性，包括人类。当氧气的浓度超过0.05MPa（半个大气压）时，细胞会受到损害，持续时间过长可能导致氧中毒。当吸入氧气达到0.1 MPa（1个大气压），人体仅能维持24小时，随后会引发肺炎，最终导致呼吸衰竭和窒息死亡。在0.2 MPa（2个大气压）高压纯氧环境下，人体最多只能承受1.5到2小时，超过这个范围会引发脑部中毒，出现生命节奏紊乱、精神错乱、记忆丧失等问题。
更危险的是，当氧气压力提升到0.3 MPa（3个大气压）以上，脑细胞会迅速受损，出现抽搐昏迷，最终导致死亡。值得注意的是，过量吸氧还与人体衰老有关。氧气在体内与氧化酶结合会产生过氧化氢，进一步转化为脂褐素，这是一种加速细胞衰老的有害物质。脂褐素在心肌中堆积会导致心肌老化和心功能减退；在血管壁积聚则引发血管老化和硬化；在肝脏中积聚削弱肝功能；在大脑中积聚则会降低智力，加速记忆力衰退，使人出现痴呆症状；在皮肤上形成老年斑，显现出明显的衰老迹象。
氧是需氧型生物维持生命不可缺少的物质，但超过一定压力和时间的氧气吸入，会对机体起有害作用。氧中毒是指机体吸入高于一定压力的氧一定时间后，某些系统或器官的功能与结构发生病理性变化而表现的病症。