中毒性窒息是毒物作用使血紅蛋白變性或功能障礙，或細胞內氧化酶功能降低、消失，或改變細胞膜的通透性，引起紅細胞對氧的運輸能力降低及組織細胞對氧的攝取和利用障礙，使呼吸肌、呼吸中樞功能發生障礙而產生的窒息。
作用機制有：①影響氧的供給，見於空氣中含有超量的某些氣體使氧含量降低或含有有毒氣體，如氮氣、甲烷、乙烷、二氧化碳、氯氣、光氣、氮氧化物、二硫化碳等，如處於火場中心濃煙包圍中；②影響血液攝取或運輸氧的功能，如一氧化碳、一氧化氮、苯的氨基或硝基化合物和亞硝酸鹽等，這些物質或妨礙血紅蛋白與氧的結合，或阻礙血紅蛋白向組織細胞釋放所攜帶的氧而造成窒息；③影響氧的利用，如氰化物或硫化氫中毒，毒物作用於呼吸酶，使細胞生物氧化過程發生障礙，此時血液中雖不缺氧，但細胞不能利用氧造成細胞內窒息。
