氰化物中毒的原理主要涉及对细胞呼吸链的抑制。细胞进行有氧呼吸时，需要通过电子传递链将氢原子传递给氧分子，从而产生能量（ATP）。而氰化物能够与细胞色素氧化酶中的铁离子结合，阻止其传递电子。
细胞色素氧化酶是电子传递链的关键组成部分，其功能受阻会导致电子传递链中断，细胞无法有效地利用氧气进行有氧呼吸。由于细胞不能产生足够的能量，细胞的各种生理功能会迅速受到影响。尤其是对能量需求高的器官，如大脑和心脏，损害更为严重。
大脑对能量缺乏极为敏感，氰化物中毒会导致神经系统功能障碍，出现头晕、头痛、意识模糊、抽搐甚至昏迷等症状。心脏缺乏能量供应时，可能会出现心律失常、心肌收缩力减弱等现象，最终可能导致心跳骤停。