Die Nebenwirkungen der Sauerstofftherapie sind gering und selten, können jedoch Ohrenschmerzen, Trommelfellrisse und ein Trauma der Nebenhöhlen umfassen. Ohrenschmerzen oder -beschwerden sind die häufigste Nebenwirkung, die auftritt, wenn der Körper versucht, sich an die Therapie anzupassen. Ein Trommelfellriss ist deutlich seltener, tritt jedoch am wahrscheinlichsten bei gehörlosen oder schwerhörigen Menschen auf. Ein Barotrauma der Nasennebenhöhlen ist besonders selten und tritt aus ähnlichen Gründen wie ein Trommelfellriss auf. Insgesamt ist die Sauerstofftherapie eine sichere Behandlung mit minimalen Nebenwirkungen, wenn eine Person keinen Gesundheitszustand hat, der sich dadurch verschlechtern könnte, obwohl die Ausrüstung der Therapie gefährlich sein kann.
Ohrenschmerzen gehören zu den häufigsten Nebenwirkungen der Sauerstofftherapie. Der Schmerz tritt auf, wenn der Körper versucht, den Druck zwischen den Ohren auszugleichen. In einigen Fällen wird das Innenohr aufgrund des übernormalen Drucks physisch geschädigt. Manche Menschen verspüren eher leichte Beschwerden als Schmerzen, aber die Beschwerden sollten dennoch beachtet werden, da sie auf eine Komplikation hinweisen können.
Bei gehörlosen und schwerhörigen Menschen ist die Wahrscheinlichkeit, dass bestimmte Arten von Ohrproblemen als Nebenwirkungen der Sauerstofftherapie auftreten, höher. Manche Menschen erleben zum Beispiel den Riss des Trommelfells. Trommelfellrupturen können zu weiterem Hörverlust führen und die Heilung kann einen Monat dauern. In einigen Fällen, wenn das Trommelfell nicht von selbst heilt, kann ein Arzt ambulant ein Pflaster darüber legen.
Manchmal erlebt eine Person ein Barotrauma in ihren Nebenhöhlen. Barotrauma ist eine physische Wunde, die im Körper einer Person aufgrund eines Luftdruckunterschieds auftritt. Beispielsweise besteht bei einigen Unterwassertauchern die Gefahr eines Barotraumas, wenn sie zu tief tauchen oder zu schnell auftauchen. Während ein Barotrauma bei bestimmten Aktivitäten wie Tauchen manchmal tödlich sein kann, ist dies bei der Sauerstofftherapie nicht der Fall.
Einige Gesundheitszustände können durch eine Sauerstofftherapie verschlechtert werden. Beispielsweise reagieren Herzinfarktpatienten und Menschen, die an Asthma leiden, möglicherweise nicht positiv auf die Behandlung. Die Sauerstofftherapie wird jedoch noch erforscht, und es könnte viele andere Erkrankungen geben, die davon negativ beeinflusst werden.
Die Sauerstofftherapie birgt Brandgefahr, da sie eine konzentrierte Sauerstoffzufuhr erfordert. Wenn komprimierter Sauerstoff Funken ausgesetzt ist, kann er explodieren und seine Umgebung in Brand setzen. Diese Gefahr kann vermieden werden, wenn Auslöseelemente vom konzentrierten Sauerstoff ferngehalten werden. Sauerstoff explodiert nicht von selbst und seine Flüchtigkeit kann mit Vorsicht gehandhabt werden.