w przypadku zatrucia tlenkiem węgla - gdy chcemy, by tlen jak najszybciej wyparł tlenek węgla związany z hemoglobiną, a także w przypadkach trudności z oddychaniem - gdy trzeba zapobiec niedotlenieniu tkanek. Tlen jest też stosowany w leczeniu zgorzeli gazowej - groźnej choroby wywoływanej przez bakterie beztlenowe (laseczki z rodzaju Clostridium), w terapii raka, stwardnienia rozsianego i niektórych chorób płuc. Narażenie na wyższe niż normalne ciśnienie parcjalne tlenu może występować podczas nurkowania, ewakuacji łodzi podwodnych i podróży statkami kosmicznymi.<br>Narządami najbardziej wrażliwymi na działanie tlenu są płuca (mimo że jest to narząd najbardziej natleniony w warunkach fizjologicznych) i oczy. Oddychanie czystym tlenem znajdującym się pod ciśnieniem