臨床表現主要是缺氧，其嚴重程度與HbCO的飽和度成正比。輕者有頭痛、虛弱、眩暈、分娩時呼吸困難，HbCO飽和度為10%至20%。症狀加重，病人嘴唇呈櫻桃紅色，可能有噁心、嘔吐、精神錯亂、暈倒或昏迷，HbCO飽和度為30%至40%。嚴重的病例處於深昏迷狀態，伴有高熱，四肢肌張力增加和陣發性或強直性痙攣，HbCO飽和度>50%。患者往往有腦水腫、肺水腫、心肌損害、心律失常和呼吸抑制，可導致死亡。一些病人可能出現胸部和四肢皮膚的水泡和紅斑，主要是由於自主神經萎縮。一些急性一氧化碳中毒患者從昏迷中醒來後，經過2至30天的假性癒合期，可能會恢復昏迷，並出現精神神經系統後遺症，如痴呆、震顫麻痺綜合徵、感覺運動障礙或周圍神經病變，也被稱為急性一氧化碳中毒的遲發性腦病。長期接觸低濃度的一氧化碳可能會出現頭痛、眩暈、記憶力下降、注意力不集中和心悸。
1.輕度
中毒持續時間短，血液中碳氧血紅蛋白為10% - 20%。表現為中毒的早期症狀，頭痛頭暈、心悸、噁心、嘔吐、四肢無力，甚至短暫昏厥，一般尚有意識，吸入新鮮空氣，脫離中毒環境，症狀很快消失，一般不留後遺症。
2.中型
中毒時間稍長，血液中碳氧血紅蛋白佔30%～40%，在症狀輕的基礎上，可出現虛脫或昏迷。皮膚和粘膜呈現氣體中毒特有的櫻桃紅色。如搶救及時，可迅速甦醒，數日內完全恢復，一般無後遺症。
3.重度
發現太晚，吸入氣體過多，或在短時間內吸入高濃度一氧化碳，血液中碳氧血紅蛋白濃度常在50%以上，病人處於深度昏迷狀態，各種反射消失，大小便失禁，四肢發涼，血壓下降，呼吸急促，會很快死亡。昏迷時間越長，預後越嚴重，往往會出現痴呆、記憶和理解力喪失、肢體癱瘓等後遺症。
