临床表现主要是缺氧，其严重程度与HbCO的饱和度成正比。轻者有头痛、虚弱、眩晕、分娩时呼吸困难，HbCO饱和度为10%至20%。症状加重，病人嘴唇呈樱桃红色，可能有恶心、呕吐、精神错乱、晕倒或昏迷，HbCO饱和度为30%至40%。严重的病例处于深昏迷状态，伴有高热，四肢肌张力增加和阵发性或强直性痉挛，HbCO饱和度>50%。患者往往有脑水肿、肺水肿、心肌损害、心律失常和呼吸抑制，可导致死亡。一些病人可能出现胸部和四肢皮肤的水泡和红斑，主要是由于自主神经萎缩。一些急性一氧化碳中毒患者从昏迷中醒来后，经过2至30天的假性愈合期，可能会恢复昏迷，并出现精神神经系统后遗症，如痴呆、震颤麻痹综合征、感觉运动障碍或周围神经病变，也被称为急性一氧化碳中毒的迟发性脑病。长期接触低浓度的一氧化碳可能会出现头痛、眩晕、记忆力下降、注意力不集中和心悸。
1.轻度
中毒持续时间短，血液中碳氧血红蛋白为10% - 20%。表现为中毒的早期症状，头痛头晕、心悸、恶心、呕吐、四肢无力，甚至短暂昏厥，一般尚有意识，吸入新鲜空气，脱离中毒环境，症状很快消失，一般不留后遗症。
2.中型
中毒时间稍长，血液中碳氧血红蛋白占30%～40%，在症状轻的基础上，可出现虚脱或昏迷。皮肤和粘膜呈现气体中毒特有的樱桃红色。如抢救及时，可迅速苏醒，数日内完全恢复，一般无后遗症。
3.重度
发现太晚，吸入气体过多，或在短时间内吸入高浓度一氧化碳，血液中碳氧血红蛋白浓度常在50%以上，病人处于深度昏迷状态，各种反射消失，大小便失禁，四肢发凉，血压下降，呼吸急促，会很快死亡。昏迷时间越长，预后越严重，往往会出现痴呆、记忆和理解力丧失、肢体瘫痪等后遗症。
