Hapen myrkyllisyys on tila, joka ilmenee, kun hengitetään liikaa puhdasta happea. Hengittävä ilma on noin 21 prosenttia happea; loput koostuu typestä ja monista muista aineista. Kun molekyylipitoista happea tai O2 hengitetään suuremmalla suhteella, seurauksena voi olla erilaisia oireita, kuten tunnelinäkö, pahoinvointi ja hengitysteiden tulehdus. Hapen myrkyllisyyden eri muodot voivat johtua erilaisista altistumisista kohonneille happipitoisuuksille. Keskushermostovaurio johtuu yleensä korkeapaineisesta, lyhytaikaisesta altistumisesta kohonneille happitasoille, kun taas pitkäaikainen altistuminen kohonneille happitasoille normaalissa ilmanpaineessa johtaa yleensä keuhko- tai silmäongelmiin.
Keskushermoston happimyrkyllisyys ilmenee yleensä vain korkeassa paineessa, joten se on ensisijaisesti ongelma sukeltajille ja muille, jotka viettävät aikaa ilmanpaineita korkeammissa olosuhteissa. Kun sukeltaja etenee syvemmälle veteen, säiliössä olevien kaasujen osapaine kasvaa suhteessa syvyyteen. Keskushermoston happimyrkyllisyys on siis mahdollista riittävillä syvyyksillä, koska sukeltaja hengittää happea merkittävästi normaalia korkeammassa ilmanpaineessa. Tämä voi johtaa monenlaisiin oireisiin, kuten pahoinvointiin; huimaus; nykiminen; ja vakavissa tapauksissa kohtauksia ja mahdollista kuolemaa.
Happimyrkyllisyys on edelleen mahdollista normaalissa ilmakehän paineessa; tämä tapahtuu, kun hapen osuus ilmassa on huomattavasti suurempi kuin normaali, noin 21 prosenttia. Myrkyllisyys voi ilmetä 50 prosentilla tai enemmän, vaikka oireiden ilmaantuminen kestää yleensä jonkin aikaa, yleensä yli 24 tuntia. Lähempänä 100 -prosenttista happea oireet voivat ilmaantua paljon nopeammin, yleensä 14 tunnin kuluttua, mutta joskus jopa neljän tunnin kuluttua. Hapen toksisuus, joka johtuu pitkäaikaisesta altistumisesta korkeille happipitoisuuksille normaalissa ilmanpaineessa, johtaa yleensä keuhko -oireisiin eikä keskushermoston oireisiin. Tällaisia oireita ovat hengitysteiden ja keuhkojen tulehdus, yskä, hengitysvaikeudet ja kuume.
Erilaiset solun hengitykseen ja aineenvaihduntaan liittyvät kemialliset mekanismit ovat vastuussa happimyrkyllisyyteen liittyvistä oireista. Vaikka happea tarvitaan solujen hengittämiseen, normaalia suurempia pitoisuuksia syntyy erittäin reaktiivisia sivutuotteita, jotka voivat aiheuttaa merkittävää vahinkoa soluille. Samanlaisia erittäin reaktiivisia kemiallisia lajeja tulee tai tuotetaan elimistössä säännöllisesti, mutta keholla on monia järjestelmiä, jotka pystyvät estämään tai korjaamaan mahdolliset vahingot. Kehon järjestelmät eivät pysty pysymään näiden tuhoavien elementtien tuotannossa korotetuissa happiolosuhteissa, joten happimyrkyllisyys tapahtuu soluvaurioiden muodossa.