Karboksihemoglobin yang tinggi sering kali disebabkan oleh keracunan karbon monoksida dan memerlukan perhatian medis.
Karbon monoksida dan hemoglobin dapat membentuk karboksihemoglobin, afinitas karbon monoksida dan hemoglobin adalah 210 kali lipat dari oksigen, ketika karbon monoksida dan molekul hemoglobin dalam hemoglobin heme setelah kombinasi akan meningkatkan tiga afinitas hemoglobin yang tersisa untuk oksigen, sehingga hemoglobin yang mengikat oksigen tidak mudah dilepaskan, tubuh dalam keadaan hipoksia.
Pada saat yang sama, karbon monoksida juga dapat menghambat glikolisis dalam sel darah merah, mengurangi produksi energi dalam sel darah merah, yang semakin memperparah hipoksia jaringan.
Pada pasien dengan keracunan karbon monoksida, ketika karboksihemoglobin mencapai 50%, mukosa kulit akan tampak berwarna merah ceri.