Під час паління нікотин впливає на стан нервових центрів, які формують відчуття задоволення у людини. Тривале паління призводить до нікотинізму — хронічного отруєння, яке характеризується зниженням працездатності, ураженням дихальної та серцево-судинної систем. Смертельна доза нікотину для людини — 1 мг на 1 кг маси тіла, міститься у 20 міцних цигарках, однак протягом паління нікотин поступово надходить у кров, посилюються ознаки отруєння, спрацьовують захисні рефлекси — кашель, виділення слизу, нудота, які проти волі людини стримують подальше накопичення у крові нікотину, але не запобігають хронічному отруєнню.

Крім нікотину, під час паління на організм негативно впливають й інші речовини:

— чадний газ, який утворює з гемоглобіном стійку сполуку карбоксигемоглобін, після чого зменшується здатність крові переносити кисень;

— недоокислені ароматичні та вуглеводні сполуки, зокрема бензпірен, який є сильним канцерогеном (від cancer — рак, genes — породжуючий);

— смоли;

— важкі метали та радіоактивні речовини, які потрапляють у рослину із грунту, а потім під час згоряння з димом надходять у дихальні шляхи і всмоктуються у кров.

При згорянні 20 г тютюну виділяється 1,2 мг ціанідів, 1,2 мг сірководню, 640 мг аміаку, 920 мг чадного газу, майже 1 г дьогтю, що складається з різних смол. Жоден фільтр не затримує навіть половину цих токсичних речовин, і вони потрапляють на величезну внутрішню поверхню, де пошкоджують клітини альвеол та капілярів, а потім надходять у кров. Дим, що вдихується, має температуру +50-60°С, що нагріває слизову оболонку, але одночасно і сушить її, зменшуючи захисну функцію слизу, викликаючи додаткову його секрецію, а більша кількість слизу затримує виведення назовні пилу та мікроорганізмів, які потрапили в організм.

При потраплянні диму до ротової порожнини наявні у ньому речовини, насамперед дьоготь, відкладаються на емалі, спричинюючи її пожовтіння, а потім і пошкодження. Вони ж подразнюють рецептори і стимулюють утворення слини, яка захищає від них. Проте частина цих речовин розчиняється у слині і заковтується, негативно впливаючи на клітини в інших частинах шлунково-кишкового каналу.

Найбільш поширеним наслідком паління є розвинення раку легень. Схильність до цього захворювання у людей, які не палять, становить 1%, у тих, що викурюють до 10 цигарок за добу, — 8%, а відповідно 10-20 цигарок —10%, понад 20 цигарок — 23%. Вважається, що від хвороб, пов'язаних з палінням, щороку у світі вмирає понад 2,5 млн. людей.

Наявні у тютюновому диму речовини погіршують процеси тканинного дихання, а від дефіциту енергії починається порушення фізіологічних функцій організму — виникає хронічне запалення дихальних шляхів (від носової порожнини до альвеол легень), склеротичні ураження стінок судин та звужування судин (гіпертонія), погіршення пам'яті, запаморочення, недокрів'я, погіршення стану імунної системи, руйнування кісткової та хрящової тканини.

Паління скорочує на кілька років тривалість людського життя.

Першопричиною появи пухлини у легенях при палінні є надходження радіоактивного елемента — полонію та вуглеводню — бенозпірену.

Нікотин спочатку збуджує судинний та дихальний центри, а потім гальмує їх. Тому після початку паління посилюється серцебиття, звужуються периферичні судини і зростає кров'яний тиск, звужується просвіт бронхів, а це зменшує забезпечення киснем клітин серця та нервової тканини. Дефіцит кисню зумовлює зростання рівня ліпідів та холестерину у крові, що в подальшому спричинює серцеву недостатність та атеросклеротичне ураження судин. Особливо страждають судини ніг, тому що кровообіг сповільнюється через звуження судин, а водночас мало надходить поживних речовин та кисню до м'язів, суглобів, шкіри. Паління викликає ушкодження оболонок судин, що призводить до погіршення їх заповнення. Порушення живлення тканин викликає запалення у судинах, у них виникають тромби, а це завершується некрозами (від пекгов — мертвий).

Нікотин впливає на стан вегетативної нервової системи, а саме посилює секрецію та моторику травного каналу, тому поступово виникає залежність роботи шлунка та кишечнику від зовнішнього надходження нікотину. Інші речовини, що потрапляють із слиною з ротової порожнини, викликають подразнення рецепторів, спричиняють до появи запалення, виразкової хвороби, пухлин, жовчнокам'яної хвороби.

Звуження судин у статевих залозах під впливом паління негативно позначається на розмноженні та дозріванні статевих клітин як у чоловіків, так і у жінок, а у вагітних викликає кисневе голодування плода і зумовлює ускладнення протягом внутрішньоутробного розвитку і під час пологів. Надходження канцерогенів (ароматичних сполук, радіоактивних речовин) через плаценту призводить до появи спадкових захворювань, тому що змінюється послідовність нуклеїнових кислот, на яких зберігається інформація про всі ознаки організму.