一氧化碳中毒主要会在细胞水平上造成氧输送和氧利用的障碍。具体原理如下：
一、一氧化碳被吸入人体后，会和血液中红细胞的血红蛋白相结合，进而形成稳定的COHb。一氧化碳与血红蛋白的亲和力要比氧与血红蛋白的亲和力大240倍，所以即便吸入较低浓度的一氧化碳也会产生大量的COHb。而且COHb无法携带氧，还不易解离。同时，COHb还能使血红蛋白氧解离曲线左移，导致血氧难以释放给组织，从而引发细胞缺氧。
二、一氧化碳还会与还原型细胞色素氧化酶二价铁相结合，抑制细胞色素氧化酶的活性，对细胞呼吸和氧化过程产生影响，阻碍氧的利用。
总之，一氧化碳中毒通过与血红蛋白结合以及影响细胞色素氧化酶等机制，严重影响氧的输送和利用，进而导致细胞缺氧等一系列不良后果。