La prima vedere, identificarea celor peste 4000 de substante chimice din fumul de tutun pare o sarcina insurmontabila. Cercetarile intensive si progresele înregistrate în toxicologie si carcinogeneza din ultimii ani au permis izolarea compusilor cu cea mai crescuta activitate toxica. Dintre toti acestia, monoxidul de carbon si nicotina sunt agentii toxici majori ai fumului de tigara. Dar exista multi altii: oxizi de azot, cianuri, amoniac precum si aldehide volatile.

Hemoglobina din sângele uman are o afinitate de 210 ori mai mare pentru monoxidul de carbon decât pentru oxigen. Aceasta face ca inhalarea fumului de tigara sa diminueze capacitatea de transport a oxigenului de catre sânge. Monoxidul de carbon este fixat de hemoglobina sub forma de carboxihemoglobina, a carei concentratie în sângele fumatorilor atinge 8-9% (fata de 0,5% la nefumatori).