不同種類窒息性氣體的致病機制不同，但其主要致病環(huán)節(jié)都是引起機體組織細胞缺氧。正常情況下，空氣中的氧經(jīng)呼吸道吸入到達肺泡，經(jīng)過血氣交換進入血液，與紅細胞中的Hb結(jié)合形成氧合血紅蛋白(HbO₂),再經(jīng)血液循環(huán)輸送至全身各組織器官，與組織中的氣體交換進入細胞。在細胞內(nèi)各種呼吸酶的作用下，參與糖、蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)的代謝轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生能量,并生成二氧化碳和水，以維持機體的生理活動。

上述過程中的任何一個環(huán)節(jié)被窒息性氣體阻斷，都會引起機體缺氧窒息。

一氧化碳可以與氧氣競爭血紅蛋白上的結(jié)合位點，形成碳氧血紅蛋白（HbCO)，使血液運輸氧氣的能力下降，導致組織細胞缺氧。

硫化氫進入機體后的作用是多方面的。主要是硫化氫與細胞色素氧化酶中的Fe“結(jié)合,抑制細胞呼吸酶的活性，導致組織細胞缺氧；硫化氫還可與谷胱甘肽（glutathione,GSH）的巰基（—SH）結(jié)合，使CSH 失活，加重組織細胞缺氧;另外，高濃度硫化氫可通過對嗅神經(jīng)、呼吸道黏膜神經(jīng)及頸動脈竇和主動脈體的化學感受器的強烈刺激，導致呼吸麻痹，甚至猝死。

氰化氫進入機體后，氰離子（CN-）直接作用于細胞色素氧化酶，使其失去傳遞電子能力，導致細胞不能攝取和利用氧，引起細胞內(nèi)窒息。

甲烷本身對機體無明顯毒性，其造成的組織細胞缺氧，是由于吸入氣中氧的比例和濃度降低所致的缺氧性窒息。