Hapnikutoksilisus on seisund, mis tekib siis, kui inimene hingab liiga palju puhast hapnikku. Hingavast õhust on ligikaudu 21 protsenti hapnikku; ülejäänu koosneb lämmastikust ja mitmetest muudest ainetest. Kui molekulaarset hapnikku ehk O2 hingatakse sisse suurema suhtega, võivad tulemuseks olla mitmesugused sümptomid, sealhulgas tunnelinägemine, iiveldus ja hingamisteede põletik. Hapniku toksilisuse erinevad vormid võivad tuleneda erinevatest kokkupuuteviisidest kõrgenenud hapnikutasemega. Kesknärvisüsteemi kahjustus kipub tulenema kõrge rõhuga, lühiajalisest kokkupuutest kõrgenenud hapnikutasemega, samas kui pikaajaline kokkupuude kõrgenenud hapnikutasemega normaalsel atmosfäärirõhul põhjustab kopsu- või silmaprobleeme.
Kesknärvisüsteemi hapnikutoksilisus kipub ilmnema ainult kõrge rõhu korral, seega on see probleem eelkõige sukeldujatele ja teistele, kes veedavad aega atmosfäärirõhust kõrgemates tingimustes. Kui sukelduja liigub sügavamale vette, suureneb tema paagis olevate gaaside osarõhk proportsionaalselt tema sügavusega. Kesknärvisüsteemi hapnikutoksilisus on seega võimalik piisaval sügavusel, kuna sukelduja hingab hapnikku tavapärasest oluliselt kõrgemal atmosfäärirõhul. See võib põhjustada mitmesuguseid sümptomeid, sealhulgas iiveldust; pearinglus; tõmblemine; ja rasketel juhtudel krambid ja võimalik surm.
Hapnikutoksilisus on normaalsel atmosfäärirõhul endiselt võimalik; see juhtub siis, kui hapniku osakaal õhus on tunduvalt suurem kui normaalne ligikaudu 21 protsenti. Toksilisus võib ilmneda 50% või rohkem hapnikusisalduse korral, kuigi sümptomite ilmnemiseks kulub tavaliselt üsna kaua aega, tavaliselt rohkem kui 24 tundi. Kui hapnikusisaldus on 100 protsenti, võivad sümptomid ilmneda palju kiiremini, tavaliselt 14 tunni pärast, kuid mõnikord juba nelja tunni pärast. Hapnikutoksilisus, mis tekib pikaajalise kokkupuute tõttu kõrge hapnikusisaldusega normaalsel atmosfäärirõhul, põhjustab üldiselt pigem kopsu- kui kesknärvisüsteemi sümptomeid. Selliste sümptomite hulka kuuluvad hingamisteede ja kopsude põletik, köha, hingamisraskused ja palavik.
Hapnikutoksilisusega seotud sümptomite eest vastutavad mitmesugused rakuhingamise ja ainevahetusega seotud keemilised mehhanismid. Kui hapnikku on vaja rakuhingamiseks, siis normaalsest kõrgemad kontsentratsioonid põhjustavad väga reaktsioonivõimeliste kõrvalsaaduste teket, mis võivad rakke oluliselt kahjustada. Sarnased väga reaktiivsed keemilised ühendid sisenevad kehasse või toodavad neid regulaarselt, kuid kehal on palju süsteeme, mis suudavad vältida või parandada võimalikke kahjustusi. Kehasüsteemid ei suuda kõrgendatud hapniku tingimustes nende hävitavate elementide tootmisega sammu pidada, mistõttu tekib hapnikutoksilisus rakukahjustuse näol.