Os efeitos colaterais da oxigenoterapia são poucos e raros, mas podem incluir dor de ouvido, ruptura do tímpano e trauma nos seios da face. Dor ou desconforto de ouvido é o efeito colateral mais comum, que ocorre quando o corpo tenta se ajustar à terapia. A ruptura do tímpano é significativamente menos comum, mas é mais provável de acontecer em pessoas surdas ou com deficiência auditiva. O barotrauma nos seios nasais é especialmente raro e ocorre por razões semelhantes à ruptura do tímpano. No geral, a oxigenoterapia é um tratamento seguro com efeitos colaterais mínimos se uma pessoa não tem problemas de saúde que possam ser agravados por ela, embora o equipamento da terapia possa ser perigoso.
A dor de ouvido está entre os efeitos colaterais mais comuns da oxigenoterapia. A dor ocorre quando o corpo tenta equalizar a pressão entre as orelhas. Em alguns casos, o ouvido interno é fisicamente danificado devido à pressão acima do normal. Algumas pessoas sentem um leve desconforto em vez de dor, mas o desconforto deve ser observado, pois pode indicar uma complicação.
Pessoas surdas e com deficiência auditiva têm maior probabilidade de apresentar certos tipos de problemas de ouvido como efeitos colaterais da oxigenoterapia. Por exemplo, algumas pessoas experimentam a ruptura do tímpano. Rupturas de tímpano podem causar perda auditiva adicional e levar um mês para cicatrizar. Em alguns casos, se o tímpano não cicatrizar sozinho, o médico pode colocar um adesivo sobre ele como procedimento ambulatorial.
Às vezes, uma pessoa experimenta barotrauma nos seios da face. Barotrauma é uma ferida física que ocorre no corpo de uma pessoa devido a uma diferença na pressão do ar. Por exemplo, alguns mergulhadores subaquáticos correm o risco de barotrauma quando mergulham muito fundo ou sobem à superfície muito rapidamente. Embora o barotrauma de certas atividades, como mergulho, às vezes possa ser fatal, o mesmo não ocorre com a oxigenoterapia.
Algumas condições de saúde podem ser agravadas pela oxigenoterapia. Por exemplo, pacientes com ataque cardíaco e pessoas que sofrem de asma podem não responder positivamente ao tratamento. A oxigenoterapia ainda está sendo explorada, entretanto, e pode haver muitas outras condições afetadas negativamente por ela.
A oxigenoterapia apresenta risco de incêndio porque requer um suprimento concentrado de oxigênio. Se o oxigênio comprimido for exposto a faíscas, ele pode explodir e incendiar seus arredores. Este risco pode ser evitado se os elementos desencadeantes forem mantidos longe do oxigênio concentrado. O oxigênio não explode sozinho e sua volatilidade pode ser controlada com cuidado.