对于一氧化碳中毒的患者，轻症和中度一氧化碳中毒只要积极的治疗，通常预后较好，并不会留有明显的后遗症，而且基本可以痊愈。
但是，对于重度的一氧化碳中毒，则会留有不同程度的后遗症。患者的严重后遗症，例如出现偏瘫、失语、症状性癫痫，这些都是和一氧化碳中毒导致的脑水肿、颅内压增高、脑细胞受损等直接相关。
另外，有部分患者还会出现一氧化碳中毒而引发的迟发性脑病、痴呆和精神行为异常等后遗症。也有极少部分患者在治疗不及时的时候，会发生脑疝、肺水肿、心律失常、心肌细胞受损、休克、急性肾功能衰竭等后遗症。