Los pacientes con bajas concentraciones de monóxido de carbono (saturación de carboxihemoglobina de 10% a 20%), presentan cefalea, mareo, dolor abdominal y náusea. Las concentraciones más altas causan confusión, disnea y síncope. La hipotensión, estado de coma y convulsiones son frecuentes cuando la cifra es > 50% a 60%. Los sobrevivientes a la intoxicación grave aguda pueden desarrollar deficiencias neurológicas y neuropsiquiátricas permanentes, evidentes o sutiles. El feto y el recién nacido son más sensibles por la alta afinidad del monóxido de carbono por la hemoglobina fetal.
Se debe sospechar intoxicación por monóxido de carbono en cualquier persona con cefalea intensa o alteración aguda del estado mental, sobre todo en clima frío, cuando es probable que se usen sistemas de calefacción con ventilación inadecuada. El diagnóstico depende de la medición específica de saturación de carboxihemoglobina arterial o venosa, aunque es probable que la concentración haya disminuido si ya se administró oxígeno en flujos altos; además, los valores no siempre se correlacionan con los síntomas clínicos. La prueba habitual de gases sanguíneos arteriales y la oximetría del pulso no son útiles porque arrojan resultados normales falsos, la primera de PaO2 y la segunda de saturación de oxihemoglobina. (Un dispositivo de oximetría de pulso especializado, el oxímetro de pulso Masimo, es capaz de diferenciar la oxihemoglobina de la carboxihemoglobina.)