Biverkningarna av syrgasbehandling är få och sällsynta, men kan inkludera öronvärk, trumhinnan och trauma mot bihålorna. Öronvärk eller obehag är den vanligaste biverkningen, som uppstår när kroppen försöker anpassa sig till behandlingen. Ruptur i trumhinnan är betydligt mindre vanligt, men är mest sannolikt att inträffa hos personer som är döva eller hörselskada. Barotrauma i de nasala bihålorna är särskilt sällsynt och inträffar av skäl som liknar trumhinnan. Sammantaget är syrgasbehandling en säker behandling med minimala biverkningar om en person inte har några hälsotillstånd som kan förvärras av det, även om terapins utrustning kan vara farlig.
Öronvärk är en av de vanligaste biverkningarna av syrgasbehandling. Smärtan uppstår när kroppen försöker utjämna trycket mellan öronen. I vissa fall är innerörat fysiskt skadat på grund av trycket över det normala. Vissa upplever lindriga obehag snarare än smärta, men obehaget bör ändå noteras, eftersom det kan tyda på en komplikation.
Döva och hörselskadade är mer benägna att uppleva vissa typer av öronproblem som biverkningar av syrgasbehandling. Till exempel upplever vissa människor att trumhinnan brister. Sprängningar i trumhinnan kan leda till ytterligare hörselnedsättning och det kan ta en månad att läka. I vissa fall, om trumhinnan inte läker av sig själv, kan en läkare placera ett plåster över det som ett polikliniskt ingrepp.
Ibland upplever en person barotrauma i hans eller hennes bihålor. Barotrauma är ett fysiskt sår som uppstår i en persons kropp på grund av en skillnad i lufttryck. Till exempel riskerar vissa undervattensdykare att drabbas av barotrauma när de dyker för djupt eller ytan för snabbt. Även om barotrauma från vissa aktiviteter som dykning ibland kan vara dödlig, är det inte så med syrgasbehandling.
Vissa hälsotillstånd kan förvärras av syrgasbehandling. Till exempel kan hjärtinfarktpatienter och personer som lider av astma inte reagera positivt på behandlingen. Syreterapi undersöks dock fortfarande och det kan finnas många andra tillstånd som påverkas negativt av det.
Syrebehandling medför brandrisk eftersom den kräver en koncentrerad tillförsel av syre. Om komprimerat syre utsätts för gnistor kan det explodera och sätta eld på sin omgivning. Denna risk kan undvikas om utlösande element hålls borta från det koncentrerade syret. Syre exploderar inte av sig självt och dess flyktighet kan hanteras med försiktighet.