​O efeito primário de envenenamento por cianeto é o comprometimento da fosforilação oxidativa, um processo pelo qual o oxigénio é utilizado para a produção celular de fontes de energia essenciais sob a forma de ATP (adenosina trifosfato). [1] Uma parte essencial deste processo é a transferência de electrões do NADH (nicotinamida adenina dinucleótido, fornecido através do ciclo de Krebs) ao oxigénio, através de uma série de transportadores de eletrões. Este processo é catalisado pelo sistema enzimático citocromo-oxidase na mitocôndria, e a insuficiência resulta da inibição da citocromo-oxidase a3 pelo cianeto. Isto por sua vez resulta numa elevada afinidade de ligação do cianeto com o ião férrico encontrado na porção heme da forma oxidada desta enzima. 

A ligação do cianeto faz com que a hemoglobina se torne incapaz de transportar oxigénio. [8]

Esta combinação química resulta na perda da integridade estrutural e, portanto, da eficácia da enzima. Como resultado, a utilização do oxigénio pelos tecidos é inibida com rápida deterioração das funções vitais. [1]

Outros processos metabólicos continuam e a taxa de glicólise aumenta acentuadamente. No entanto, o piruvato assim produzido já não pode ser utilizado devido à diminuição do ciclo de Krebs, pelo que é reduzido a lactato, resultando em acidose metabólica.

Assim, o cianeto diminui significativamente o ATP no cérebro e aumenta os níveis cerebrais de lactato.