Otrovnost kisikom stanje je koje se javlja kada netko udiše previše čistog kisika. Zrak koji se diše sastoji se od otprilike 21 posto kisika; ostatak čine dušik i niz drugih tvari. Kada se molekularni kisik, ili O2, udiše u većem omjeru, mogu se pojaviti različiti simptomi uključujući tunelski vid, mučninu i upalu dišnih putova. Različiti oblici toksičnosti kisika mogu biti posljedica različitih oblika izloženosti povišenim razinama kisika. Oštećenje središnjeg živčanog sustava obično je posljedica kratkotrajnog izlaganja povišenim razinama kisika pod visokim tlakom, dok dugotrajna izloženost povišenim razinama kisika pri normalnom atmosferskom tlaku obično dovodi do plućnih ili očnih problema.
Toksičnost kisika središnjeg živčanog sustava obično se javlja samo pri visokom tlaku, pa je prvenstveno problem za ronioce i druge koji provode vrijeme u uvjetima višim od atmosferskog tlaka. Kada ronilac napreduje dublje u vodu, parcijalni tlak svih plinova u njegovom spremniku raste proporcionalno njegovoj dubini. Toksičnost kisika središnjeg živčanog sustava, dakle, moguća je na dovoljnim dubinama jer ronilac udiše kisik pri znatno većem atmosferskom tlaku od normalnog. To može dovesti do raznih simptoma, uključujući mučninu; vrtoglavica; trzanje; a u teškim slučajevima napadaji i moguća smrt.
Toksičnost kisika još uvijek je moguća pri normalnom atmosferskom tlaku; to se događa kada je udio kisika u zraku znatno veći od normalnog od približno 21 posto. Toksičnost se može pojaviti pri 50 posto kisika ili više, iako je općenito potrebno dosta vremena, obično više od 24 sata, da se simptomi pojave. Kod kisika bliže 100 posto, simptomi se mogu pojaviti mnogo brže, općenito nakon 14 sati, ali ponekad i nakon samo četiri sata. Toksičnost kisika koja se javlja zbog produljene izloženosti visokim razinama kisika pri normalnom atmosferskom tlaku općenito dovodi do plućnih simptoma, a ne simptoma središnjeg živčanog sustava. Takvi simptomi uključuju upalu dišnih puteva i pluća, kašalj, otežano disanje i groznicu.
Različiti kemijski mehanizmi povezani sa staničnim disanjem i metabolizmom odgovorni su za simptome povezane s toksičnošću kisika. Dok je kisik potreban za stanično disanje, koncentracije veće od normalnih dovode do proizvodnje visokoreaktivnih nusproizvoda koji mogu uzrokovati značajna oštećenja stanica. Slične visoko reaktivne kemijske vrste redovito ulaze ili ih proizvodi tijelo, ali tijelo posjeduje mnoge sustave koji su u stanju spriječiti ili popraviti oštećenja koja mogu biti uzrokovana. Tjelesni sustavi nisu u stanju pratiti proizvodnju ovih destruktivnih elemenata u uvjetima povišenog kisika, pa dolazi do toksičnosti kisika u obliku oštećenja stanica.