L'inalazione del fumo causa numerosi effetti sul cuore e sul sistema circolatorio. Dopo un minuto di fumo, la frequenza cardiaca inizia a salire, aumentando fino al 30% nei primi 10 minuti di fumo.
Il monossido di carbonio esercita effetti negativi sul sangue, riducendone la capacità di trasportare ossigeno.
Il fumo aumenta la possibilità di malattie cardiache, ictus, arteriosclerosi e malattie vascolari periferiche.
L'infarto può essere causato dai piombi presenti nel tabacco, che restringono i vasi sanguigni, aumentando la possibilità di avere un attacco di cuore.
I livelli di colesterolo tendono ad aumentare nei fumatori. Inoltre, il rapporto tra le lipoproteine ad alta densità (il colesterolo"buono") di lipoproteine a bassa densità (il colesterolo "cattivo") tende ad essere più basso nei fumatori rispetto ai non-fumatori.
Il fumo aumenta anche i livelli di fibrinogeno e la produzione delle piastrine (entrambi coinvolti in coagulazione del sangue). Ciò rende il sangue più viscoso.
Quando il monossido di carbonio si lega all'emoglobina (la componente di trasporto di ossigeno nei globuli rossi), risultando in un complesso molto più stabile dell'emoglobina legata con l'ossigeno o anidride carbonica, si può avere la perdita permanente della funzionalità delle cellule del sangue. Le cellule ematiche sono naturalmente riciclate dopo un certo periodo di tempo, permettendo la creazione di nuovi eritrociti. Tuttavia, se l'esposizione di monossido di carbonio raggiunge un certo livello, si può verificare uno stato di ipossia.
Tutti questi fattori rendono i fumatori più a rischio di sviluppare varie forme di arteriosclerosi. Più l'arteriosclerosi avanza, meno facilmente il sangue scorre attraverso i vasi sanguigni, rigido e ridotto, rendendo il sangue più incline a formare una trombosi, oppure un blocco improvviso di un vaso sanguigno, che può portare ad un ictus.